JPH1195109A - 共焦点用光スキャナ - Google Patents
共焦点用光スキャナInfo
- Publication number
- JPH1195109A JPH1195109A JP25065397A JP25065397A JPH1195109A JP H1195109 A JPH1195109 A JP H1195109A JP 25065397 A JP25065397 A JP 25065397A JP 25065397 A JP25065397 A JP 25065397A JP H1195109 A JPH1195109 A JP H1195109A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- disk
- pinhole
- microlens
- optical scanner
- Prior art date
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Abstract
(57)【要約】
【課題】均一性の高い光束をマイクロレンズに入射させ
ることのできる共焦点用光スキャナを提供する。 【解決手段】点光源からの光を平行光にするコリメータ
レンズと、光を通過させる開口部を有した遮蔽板と、複
数のマイクロレンズが形成された集光ディスクと、複数
のピンホールを有し前記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前記集光ディスクに連結さ
れたピンホール・ディスクを備え、この２つのディスク
を一体に回転させ、前記マイクロレンズおよびピンホー
ルを通過した照射光を試料に対して走査する共焦点用光
スキャナにおいて、前記集光ディスクへ入射する光の光
強度の均一性を補正する光強度分布補正フィルターを設
ける。
ることのできる共焦点用光スキャナを提供する。 【解決手段】点光源からの光を平行光にするコリメータ
レンズと、光を通過させる開口部を有した遮蔽板と、複
数のマイクロレンズが形成された集光ディスクと、複数
のピンホールを有し前記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前記集光ディスクに連結さ
れたピンホール・ディスクを備え、この２つのディスク
を一体に回転させ、前記マイクロレンズおよびピンホー
ルを通過した照射光を試料に対して走査する共焦点用光
スキャナにおいて、前記集光ディスクへ入射する光の光
強度の均一性を補正する光強度分布補正フィルターを設
ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、共焦点顕微鏡等に
用いるピンホール基板走査型の共焦点用光スキャナに関
するものである。
用いるピンホール基板走査型の共焦点用光スキャナに関
するものである。
【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５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。
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５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。
【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。
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。
【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。
（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。
【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。
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。
【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。
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。
【０００７】図６はこのような原理に基づく共焦点用光
スキャナの要部具体例を示すものである。光ファイバー
端から発せられるような点光源１１からの光はコリメー
タレンズ１２によって平行光となって集光ディスク２に
入射する。なお、点光源１１はコリメータレンズ１２の
前側焦点に置かれている。
スキャナの要部具体例を示すものである。光ファイバー
端から発せられるような点光源１１からの光はコリメー
タレンズ１２によって平行光となって集光ディスク２に
入射する。なお、点光源１１はコリメータレンズ１２の
前側焦点に置かれている。
【０００８】この状態において、点光源１１の発散角θ
内の光をコリメータレンズ１２で平行光線に変換した場
合、コリメータレンズ１２を通過する光の光軸に垂直な
面における光強度分布Ｉは図７の（ａ）に示すようなガ
ウス分布となる。
内の光をコリメータレンズ１２で平行光線に変換した場
合、コリメータレンズ１２を通過する光の光軸に垂直な
面における光強度分布Ｉは図７の（ａ）に示すようなガ
ウス分布となる。
【０００９】光軸付近の均一な（通常分布むらが目立た
ないようにするために最低でも１０％にする）光束を切
り出すために、開口１４を有する遮蔽板１３を設け、こ
れを通過した光束のみ（図７の（ｂ）の斜線部）をマイ
クロレンズアレイに導いている。開口１４の孔は通常円
形である。
ないようにするために最低でも１０％にする）光束を切
り出すために、開口１４を有する遮蔽板１３を設け、こ
れを通過した光束のみ（図７の（ｂ）の斜線部）をマイ
クロレンズアレイに導いている。開口１４の孔は通常円
形である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の光ス
キャナでは利用できる光量が少なく、試料に十分な強さ
の照明を行うためにはその分大きな出力の光源を用いる
必要があった。しかし、大出力の光源を用いると余分な
迷光を増加することになり、微弱光を扱う観察、特に蛍
光観察には適さないという問題があった。
キャナでは利用できる光量が少なく、試料に十分な強さ
の照明を行うためにはその分大きな出力の光源を用いる
必要があった。しかし、大出力の光源を用いると余分な
迷光を増加することになり、微弱光を扱う観察、特に蛍
光観察には適さないという問題があった。
【００１１】なお、不均一性を改善し、光量を減らさな
いための手段として一般にフライ・アイ・レンズ光学系
が知られているが、これはマイクロレンズアレイに対し
て光軸に平行な光束を入射させることができず共焦点用
光スキャナには適用できないという事情がある。
いための手段として一般にフライ・アイ・レンズ光学系
が知られているが、これはマイクロレンズアレイに対し
て光軸に平行な光束を入射させることができず共焦点用
光スキャナには適用できないという事情がある。
【００１２】本発明の目的は、このような点に鑑み、光
源を大出力化することもなく、簡単な構成で均一性の高
い光束をマイクロレンズに入射させることのできる共焦
点用光スキャナを提供することにある。
源を大出力化することもなく、簡単な構成で均一性の高
い光束をマイクロレンズに入射させることのできる共焦
点用光スキャナを提供することにある。
【００１３】
【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、点光源からの光を平行光にするコ
リメータレンズと、光を通過させる開口部を有した遮蔽
板と、複数のマイクロレンズが形成された集光ディスク
と、複数のピンホールを有し前記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前記集光ディスク
に連結されたピンホール・ディスクを備え、この２つの
ディスクを一体に回転させ、前記マイクロレンズおよび
ピンホールを通過した照射光を試料に対して走査する共
焦点用光スキャナであって、前記集光ディスクへ入射す
る光の光強度の均一性を補正する光強度分布補正フィル
ターを設けたことを特徴とする。
るために本発明では、点光源からの光を平行光にするコ
リメータレンズと、光を通過させる開口部を有した遮蔽
板と、複数のマイクロレンズが形成された集光ディスク
と、複数のピンホールを有し前記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前記集光ディスク
に連結されたピンホール・ディスクを備え、この２つの
ディスクを一体に回転させ、前記マイクロレンズおよび
ピンホールを通過した照射光を試料に対して走査する共
焦点用光スキャナであって、前記集光ディスクへ入射す
る光の光強度の均一性を補正する光強度分布補正フィル
ターを設けたことを特徴とする。
【００１４】
【作用】コリメータレンズの後方に光強度分布補正フィ
ルターを配置する。このフィルターにより遮蔽板の開口
を通過する光束部分の光強度分布は平坦化されたものに
なり、光源の光利用効率が向上する等の効果が生じる。
ルターを配置する。このフィルターにより遮蔽板の開口
を通過する光束部分の光強度分布は平坦化されたものに
なり、光源の光利用効率が向上する等の効果が生じる。
【００１５】
【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は本発明に係る共焦点用光スキャナの一
実施例を示す構成図である。図１において、図６と異な
るところは焦点距離の短いコリメータレンズ１２ａと、
光強度分布補正フィルター１５である。
説明する。図１は本発明に係る共焦点用光スキャナの一
実施例を示す構成図である。図１において、図６と異な
るところは焦点距離の短いコリメータレンズ１２ａと、
光強度分布補正フィルター１５である。
【００１６】コリメータレンズ１２ａは、従来のレンズ
１２に比べて短い焦点距離ｆａを有するものである。光
強度分布補正フィルター１５はコリメータレンズ１２ａ
と遮蔽板１３の間に設置され、図２のような光透過率分
布Ｔを有するフィルターである。
１２に比べて短い焦点距離ｆａを有するものである。光
強度分布補正フィルター１５はコリメータレンズ１２ａ
と遮蔽板１３の間に設置され、図２のような光透過率分
布Ｔを有するフィルターである。
【００１７】このような構成において、コリメータレン
ズ１２ａを出た光束の光強度分布をＩ0とすると、光強
度分布補正フィルター１５を通過した光強度分布はT×
Ｉ0であり、開口１４を通過する光束部分の光強度分布
は図３の斜線部に示すように平坦化されたものになる。
ズ１２ａを出た光束の光強度分布をＩ0とすると、光強
度分布補正フィルター１５を通過した光強度分布はT×
Ｉ0であり、開口１４を通過する光束部分の光強度分布
は図３の斜線部に示すように平坦化されたものになる。
【００１８】ファイバーで導いたレーザ光束は、その出
射口径が小さく良好な点光源として扱え、また出力が大
きいことから、良く用いられる。この場合のレーザ光分
布（ガウス分布）はピークがＧ(0)のガウス分布Ｇ(r)で
あり、半径ｒkにおける強度はａである。図３の斜線部
に示すように半径をｒkの円内において強度≡ａとなる
ようにするための光強度分布補正フィルター１５の光透
過率分布はａ／Ｇ(r)となる。ただし、１／Ｇ(r)＝１と
する。
射口径が小さく良好な点光源として扱え、また出力が大
きいことから、良く用いられる。この場合のレーザ光分
布（ガウス分布）はピークがＧ(0)のガウス分布Ｇ(r)で
あり、半径ｒkにおける強度はａである。図３の斜線部
に示すように半径をｒkの円内において強度≡ａとなる
ようにするための光強度分布補正フィルター１５の光透
過率分布はａ／Ｇ(r)となる。ただし、１／Ｇ(r)＝１と
する。
【００１９】図6に示す従来の場合、半径ｒkの開口を通
過した後の光のピーク値を１、半径ｒkでの光強度をｋ
とすると、利用できる光出力Ｐ0は、 Ｐ0＝πｒk 2（１−ｋ） である。
過した後の光のピーク値を１、半径ｒkでの光強度をｋ
とすると、利用できる光出力Ｐ0は、 Ｐ0＝πｒk 2（１−ｋ） である。
【００２０】これに対し、本発明における利用できる光
出力Ｐは、 Ｐ＝πｒk 2／（２ｅ） である。したがって、従来の光出力Ｐ0と本発明の光出
力Ｐとの比γは、 γ＝１／２ｅ（１−ｋ） である。γ≧１を満足するためには、ｋ≧１−１／２ｅ
≒０．８１６である必要がある。
出力Ｐは、 Ｐ＝πｒk 2／（２ｅ） である。したがって、従来の光出力Ｐ0と本発明の光出
力Ｐとの比γは、 γ＝１／２ｅ（１−ｋ） である。γ≧１を満足するためには、ｋ≧１−１／２ｅ
≒０．８１６である必要がある。
【００２１】図４は、従来の構成（図６）で得られる均
一化照明光量に対する本発明による均一照明光量の比γ
を、均一性を保つことができるガウス分布値ｋの関数と
して表したものである。このガウス分布の例の場合、ｋ
≧１−（１／２ｅ）≒０．８１６の条件下で本発明は効
果があり、分布むらが目立たないためのｋの値（ほぼ
０．９）を満足している。
一化照明光量に対する本発明による均一照明光量の比γ
を、均一性を保つことができるガウス分布値ｋの関数と
して表したものである。このガウス分布の例の場合、ｋ
≧１−（１／２ｅ）≒０．８１６の条件下で本発明は効
果があり、分布むらが目立たないためのｋの値（ほぼ
０．９）を満足している。
【００２２】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。
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。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、焦
点の短いコリメータレンズを使用し光源の光の利用効率
を上げると共に光強度分布補正フィルターにより光強度
分布を平坦化してマイクロレンズに入射させるようにし
たため、次のような効果がある。 (1) 利用できる光量を容易に増加させることができる。 (2) 迷光を減らすことができる。 (3) 均一性が厳しくなる程光利用効率が高くなる。 (4) 従来の均一性と比較してより平坦な分布が得られ
る。
点の短いコリメータレンズを使用し光源の光の利用効率
を上げると共に光強度分布補正フィルターにより光強度
分布を平坦化してマイクロレンズに入射させるようにし
たため、次のような効果がある。 (1) 利用できる光量を容易に増加させることができる。 (2) 迷光を減らすことができる。 (3) 均一性が厳しくなる程光利用効率が高くなる。 (4) 従来の均一性と比較してより平坦な分布が得られ
る。
【図１】 本発明に係る共焦点用光スキャナの一実施例
を示す構成図
を示す構成図
【図２】 光強度分布補正フィルターの光透過率分布特
性を示す図
性を示す図
【図３】 開口を通過する光束部分の光強度分布を示す
図
図
【図４】 均一照明光量の従来比を示す図
【図５】 従来の共焦点用光スキャナの構成例
【図６】 共焦点用光スキャナの要部構成図
【図７】 図６におけるコリメータレンズ通過光の光強
度分布を示す図である。
度分布を示す図である。
２ 集光ディスク ３ ピンホール・ディスク ４ ドラム １１ 点光源 １２ａ コリメータレンズ １３ 遮蔽板 １４ 開口 １５ 光強度分布補正フィルター
Claims (4)
- 【請求項１】点光源からの光を平行光にするコリメータ
レンズと、光を通過させる開口部を有した遮蔽板と、複
数のマイクロレンズが形成された集光ディスクと、複数
のピンホールを有し前記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前記集光ディスクに連結さ
れたピンホール・ディスクを備え、この２つのディスク
を一体に回転させ、前記マイクロレンズおよびピンホー
ルを通過した照射光を試料に対して走査する共焦点用光
スキャナであって、 前記集光ディスクへ入射する光の光強度の均一性を補正
する光強度分布補正フィルターを設けたことを特徴とす
る共焦点用光スキャナ。 - 【請求項２】前記光強度分布補正フィルターを前記コリ
メータレンズと遮蔽板の間に配置したことを特徴とする
請求項１記載の共焦点用光スキャナ。 - 【請求項３】前記マイクロレンズに対して光軸に平行な
光束のみが入射できるように構成したことを特徴とする
請求項１に記載の共焦点用光スキャナ。 - 【請求項４】前記点光源は光ファイバーで導いたレーザ
光束であることを特徴とする請求項１記載の共焦点用光
スキャナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25065397A JPH1195109A (ja) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | 共焦点用光スキャナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25065397A JPH1195109A (ja) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | 共焦点用光スキャナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1195109A true JPH1195109A (ja) | 1999-04-09 |
Family
ID=17211064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25065397A Withdrawn JPH1195109A (ja) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | 共焦点用光スキャナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1195109A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1950599A1 (en) | 2005-05-10 | 2008-07-30 | Yokogawa Electric Corporation | Optical system with cylindrical lenses for providing a uniform intensity distribution and optical microscope |
| JP2011039078A (ja) * | 2009-08-06 | 2011-02-24 | Toppan Printing Co Ltd | カラーフィルタの修正方法 |
| EP1852724A3 (en) * | 2006-05-05 | 2011-03-09 | VisiTech International Ltd. | Laser confocal scanning microscope and methods of improving image quality in such microscope |
| US8264680B2 (en) | 1999-05-28 | 2012-09-11 | Yokogawa Electric Corporation | Biochip reader and electrophoresis system |
| CN108387562A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-08-10 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 共聚焦显微系统中针孔轴向位置的调节方法 |
-
1997
- 1997-09-16 JP JP25065397A patent/JPH1195109A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8264680B2 (en) | 1999-05-28 | 2012-09-11 | Yokogawa Electric Corporation | Biochip reader and electrophoresis system |
| EP1950599A1 (en) | 2005-05-10 | 2008-07-30 | Yokogawa Electric Corporation | Optical system with cylindrical lenses for providing a uniform intensity distribution and optical microscope |
| US7446957B2 (en) | 2005-05-10 | 2008-11-04 | Yokogawa Electric Corporation | Optical system and optical microscope |
| US7567388B2 (en) | 2005-05-10 | 2009-07-28 | Yokogawa Electric Corporation | Optical system and optical microscope |
| EP1852724A3 (en) * | 2006-05-05 | 2011-03-09 | VisiTech International Ltd. | Laser confocal scanning microscope and methods of improving image quality in such microscope |
| JP2011039078A (ja) * | 2009-08-06 | 2011-02-24 | Toppan Printing Co Ltd | カラーフィルタの修正方法 |
| CN108387562A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-08-10 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 共聚焦显微系统中针孔轴向位置的调节方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20040114 |