JPS61264314A - 走査型光学顕微鏡 - Google Patents
走査型光学顕微鏡Info
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- JPS61264314A JPS61264314A JP10715585A JP10715585A JPS61264314A JP S61264314 A JPS61264314 A JP S61264314A JP 10715585 A JP10715585 A JP 10715585A JP 10715585 A JP10715585 A JP 10715585A JP S61264314 A JPS61264314 A JP S61264314A
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- optical system
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- acousto
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 74
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 claims abstract description 63
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000004304 visual acuity Effects 0.000 abstract description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 206010064127 Solar lentigo Diseases 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
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- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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。
従来、走査型光学顕微鏡としては、回転多面鏡。
ガルバノミラ−等を使用して観察すべき物体を二次元的
に走査するようにしたものが知られているが、このよう
な走査型光学顕微鏡は走査スピードが遅いという欠点が
あった。このため、本願発明者による特願昭60−62
262号において、回転多面鏡、ガルバノミラ−等の反
射鏡の代りに所謂音響光学光偏向素子(以下AODとい
う)を使用する走査型光学顕微鏡が提案されている。こ
れを第2図により説明すれば5等価的に点光源と考えら
れるレーザ光源からの光ビーム10は、ヒ−ムスプリッ
タ11を通過し第一の光偏向素子22に入射する。この
光偏向素子12は対物レンズ13の射出瞳14と共役な
位置に配置する。偏向を行なっていない場合光ビーム1
0は光軸15に沿って進む、偏向を行なう場合即ち光ビ
ーム10を走査する場合、光偏向素子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1
8を通って瞳位置に配置された第二の光偏向素子19に
入射する。この光偏向素子19が二次元走査のうちのX
方向の走査を行なうとすると、先の光偏向素子12はY
方向の走査を行なうことになる。X−Y両方向の偏向を
行なうことのできる光偏向素子を用いれば光偏向素子は
一つで良い、光偏向素子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。光偏向素子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によって物体22上に回折で制限される点状光
を生じる。光偏向素子12及び19によってX−Yの二
次元に走査することにより、点状光が物体22を二次元
走査する。
に走査するようにしたものが知られているが、このよう
な走査型光学顕微鏡は走査スピードが遅いという欠点が
あった。このため、本願発明者による特願昭60−62
262号において、回転多面鏡、ガルバノミラ−等の反
射鏡の代りに所謂音響光学光偏向素子(以下AODとい
う)を使用する走査型光学顕微鏡が提案されている。こ
れを第2図により説明すれば5等価的に点光源と考えら
れるレーザ光源からの光ビーム10は、ヒ−ムスプリッ
タ11を通過し第一の光偏向素子22に入射する。この
光偏向素子12は対物レンズ13の射出瞳14と共役な
位置に配置する。偏向を行なっていない場合光ビーム1
0は光軸15に沿って進む、偏向を行なう場合即ち光ビ
ーム10を走査する場合、光偏向素子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1
8を通って瞳位置に配置された第二の光偏向素子19に
入射する。この光偏向素子19が二次元走査のうちのX
方向の走査を行なうとすると、先の光偏向素子12はY
方向の走査を行なうことになる。X−Y両方向の偏向を
行なうことのできる光偏向素子を用いれば光偏向素子は
一つで良い、光偏向素子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。光偏向素子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によって物体22上に回折で制限される点状光
を生じる。光偏向素子12及び19によってX−Yの二
次元に走査することにより、点状光が物体22を二次元
走査する。
物体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。
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2
4の感度むら等の影響を防ぐことができるし、検出器2
4の面積も少なくて済む、更に微分型検出を行なう場合
には、検出器24を二つの検出器25.26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なう
ことができる。
4の感度むら等の影響を防ぐことができるし、検出器2
4の面積も少なくて済む、更に微分型検出を行なう場合
には、検出器24を二つの検出器25.26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なう
ことができる。
又2、物体22からの反射光で検出する場合、物体22
から反射された光ビームは、対物レンズ13とその瞳1
4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察する面である。
から反射された光ビームは、対物レンズ13とその瞳1
4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察する面である。
更に光ビームは瞳投影レンズ20により光偏向素子19
上に戻ってくる。
上に戻ってくる。
このように反射ビームは物体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
プリンタ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素子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、上記従来例と同様
にフレアの無い、通常の顕微鏡より高解像の画像を得る
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言うまでもない、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れば、暗視
野像が容易に観察できる。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が行なわれ得る。この場
合、走査部材としてAODを使用しているために走査ス
ピードが充分速いので、検出器からの信号により図示し
ないTVモニタの画面にリアルタイムで物体像を表示す
ることも可能である。
路を逆に通ってビームスプリッタ11に戻り、ビームス
プリンタ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素子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、上記従来例と同様
にフレアの無い、通常の顕微鏡より高解像の画像を得る
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言うまでもない、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れば、暗視
野像が容易に観察できる。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が行なわれ得る。この場
合、走査部材としてAODを使用しているために走査ス
ピードが充分速いので、検出器からの信号により図示し
ないTVモニタの画面にリアルタイムで物体像を表示す
ることも可能である。
このような構成の走査型光学顕微鏡においては光偏向素
子が対物レンズの射出瞳と共役な位置にまたはその近傍
に好ましくはこの共役な位置に配設されているが、この
場合、光偏向素子による射出瞳のケラレが発生しないよ
うにするためには該光偏向素子の開口の大きさが射出瞳
の大きさより大きいか等しくなければならない。しかし
ながら、AODは有効開口を大きくすることが不可能で
あるために、上記ケラレが発生しないようにすると、走
査ビームが対物レンズの射出瞳を充分に満たし得なくな
ってしまい、従って対物レンズの大きなNAの一部しか
利用され得す、走査光学系の解像力があまり良くないと
いう問題があった。
子が対物レンズの射出瞳と共役な位置にまたはその近傍
に好ましくはこの共役な位置に配設されているが、この
場合、光偏向素子による射出瞳のケラレが発生しないよ
うにするためには該光偏向素子の開口の大きさが射出瞳
の大きさより大きいか等しくなければならない。しかし
ながら、AODは有効開口を大きくすることが不可能で
あるために、上記ケラレが発生しないようにすると、走
査ビームが対物レンズの射出瞳を充分に満たし得なくな
ってしまい、従って対物レンズの大きなNAの一部しか
利用され得す、走査光学系の解像力があまり良くないと
いう問題があった。
本発明は、以上の点に鑑み、AODを使用することによ
り走査スピードが速く而も解像力の良好な走査型光学顕
微鏡を提供することを目的としている。
り走査スピードが速く而も解像力の良好な走査型光学顕
微鏡を提供することを目的としている。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕上記目的は、
本発明によれば、光源と、該光源から発した照明光束を
観察すべき物体上に集束する対物光学系と、該光源と対
物光学系との間に配設されていて且つ該対物光学系に入
る前記照明光束の入射角度を変化させることにより走査
を行なう音響光学光偏向素子と、該照明光束を該音響光
学光偏向素子に投射するアフォーカルリレー光学系と、
該音響光学光偏向素子を前記対物光学系の射出瞳に投影
する瞳投影レンズ系とを備えており、該瞳投影レンズ系
が f−、−E。
本発明によれば、光源と、該光源から発した照明光束を
観察すべき物体上に集束する対物光学系と、該光源と対
物光学系との間に配設されていて且つ該対物光学系に入
る前記照明光束の入射角度を変化させることにより走査
を行なう音響光学光偏向素子と、該照明光束を該音響光
学光偏向素子に投射するアフォーカルリレー光学系と、
該音響光学光偏向素子を前記対物光学系の射出瞳に投影
する瞳投影レンズ系とを備えており、該瞳投影レンズ系
が f−、−E。
ここで、f:瞳投影レンズ系の焦点距離、ε:音響光学
光偏向素子の有効開口の 大きさ、 p: 瞳投影レンズ側から見た対物光 学系の射出瞳の大きさ、 E2 :対物光学系の像位置から射出瞳までの距離 という条件を満足するようにしたことを特徴とする、走
査型光学顕微鏡により解決される。
光偏向素子の有効開口の 大きさ、 p: 瞳投影レンズ側から見た対物光 学系の射出瞳の大きさ、 E2 :対物光学系の像位置から射出瞳までの距離 という条件を満足するようにしたことを特徴とする、走
査型光学顕微鏡により解決される。
この発明によれば、瞳投影レンズ系が上記条件を満足し
ていることから、音響光学光偏向素子の有効開口と対物
光学系の射出瞳とが一致し、かくして対物光学系の大き
なNAが十分に利用され得るので、顕微鏡の光学系と同
等の解像力をもつ走査光学系が得られる。即ち、有効開
口の小さい音響光学光偏向素子でもその有効開口を対物
光学系の射出瞳の大きさに一致させることが可能となり
、従って顕微鏡光学系の解像力を有効に利用した走査型
光学顕微鏡が得られる。
ていることから、音響光学光偏向素子の有効開口と対物
光学系の射出瞳とが一致し、かくして対物光学系の大き
なNAが十分に利用され得るので、顕微鏡の光学系と同
等の解像力をもつ走査光学系が得られる。即ち、有効開
口の小さい音響光学光偏向素子でもその有効開口を対物
光学系の射出瞳の大きさに一致させることが可能となり
、従って顕微鏡光学系の解像力を有効に利用した走査型
光学顕微鏡が得られる。
以下第1図に示した一実施例により本発明を説明すれば
、基本的な構成は第2図の従来例と同様であり、この場
合、瞳伝送レンズ17及び18はアフォーカルリレー光
学系41を構成しており且つ各々f、及びf2の焦点距
離を有していて、また瞳投影レンズ20はfなる焦点距
離を有している。さらに対物レンズ13及び結像レンズ
(この場合、鏡筒レンズ)21は対物光学系42を構成
している。そして、これらの光学要素は、対物光学系4
2の射出瞳14が瞳投影レンズ20により瞳伝送レンズ
18の後側焦点位置Aにさらにアフォーカルリレー光学
系41により瞳伝送レンズ17の前側焦点位置Bに投影
される。尚、アフォーカルリレー光学系41の各瞳伝送
レンズ17及び18は設計上及び実装上簡単にするため
にf、=f2とされる。
、基本的な構成は第2図の従来例と同様であり、この場
合、瞳伝送レンズ17及び18はアフォーカルリレー光
学系41を構成しており且つ各々f、及びf2の焦点距
離を有していて、また瞳投影レンズ20はfなる焦点距
離を有している。さらに対物レンズ13及び結像レンズ
(この場合、鏡筒レンズ)21は対物光学系42を構成
している。そして、これらの光学要素は、対物光学系4
2の射出瞳14が瞳投影レンズ20により瞳伝送レンズ
18の後側焦点位置Aにさらにアフォーカルリレー光学
系41により瞳伝送レンズ17の前側焦点位置Bに投影
される。尚、アフォーカルリレー光学系41の各瞳伝送
レンズ17及び18は設計上及び実装上簡単にするため
にf、=f2とされる。
ここで瞳位置A、Bに配設される音響光学光偏向素子1
2.19の有効開口の大きさをεとし、また瞳投影レン
ズ20側から見た対物光学系42の射出瞳の大きさをp
とすると、顕微鏡の光学系の性能を十分に生かすために
は対物光学系の開口数を十分に利用する必要があり、瞳
投影レンズ20は ε P、 =−・−・−(1) なる瞳倍率で瞳を投影しなければならない。ところで、
対物光学系42の像位置Cからその射出瞳14までの距
離をE9とすると、瞳投影レンズ20の焦点距離は f=P、 ・E、 −・−一−−−−・−(2)
により与えられ、従って瞳投影レンズ20により射出瞳
14は音響光学光偏向素子12及び19上にP、なる倍
率で投影される。このとき対物光学系42の像位置Cか
ら瞳位置Aまでの距離βはff=f (P、+2)
−一・−−−−−−−+31により自動的に与えら
れる。また音響光学光偏向素子12.19が軸外光を偏
向せしめる角度をφ。
2.19の有効開口の大きさをεとし、また瞳投影レン
ズ20側から見た対物光学系42の射出瞳の大きさをp
とすると、顕微鏡の光学系の性能を十分に生かすために
は対物光学系の開口数を十分に利用する必要があり、瞳
投影レンズ20は ε P、 =−・−・−(1) なる瞳倍率で瞳を投影しなければならない。ところで、
対物光学系42の像位置Cからその射出瞳14までの距
離をE9とすると、瞳投影レンズ20の焦点距離は f=P、 ・E、 −・−一−−−−・−(2)
により与えられ、従って瞳投影レンズ20により射出瞳
14は音響光学光偏向素子12及び19上にP、なる倍
率で投影される。このとき対物光学系42の像位置Cか
ら瞳位置Aまでの距離βはff=f (P、+2)
−一・−−−−−−−+31により自動的に与えら
れる。また音響光学光偏向素子12.19が軸外光を偏
向せしめる角度をφ。
とすると
φ、ε=φ21) −−−−−−・−・(4
)の関係が成立し、か(して像位置Cにおける像高はφ
2Eeで与えられる。
)の関係が成立し、か(して像位置Cにおける像高はφ
2Eeで与えられる。
かくして式(1)及び(2)より焦点距離「がr #−
・ E、。
・ E、。
p
で与えられる瞳投影レンズ20を使用することにより、
対物光学系の射出瞳と音響光学光偏向素子の有効開口と
が実質的に一致し、顕微鏡の光学系の解像力と同等の解
像力で物体の走査を行なうことができる。
対物光学系の射出瞳と音響光学光偏向素子の有効開口と
が実質的に一致し、顕微鏡の光学系の解像力と同等の解
像力で物体の走査を行なうことができる。
以上述べたように本発明によれば、瞳投影しンε
ズ系がf#−・E、という条件を満足するようにしたこ
とにより、音響光学光偏向素子の有効開口と対物光学系
の射出瞳とが実質的に一致するので、対物光学系の大き
なNAが十分に利用され得、かくして顕微鏡の光学系と
同等の解像力で走査が行なわれ、而も走査部材として音
響光学光偏向素子を使用しているために走査スピードが
充分速く、従って解像力が良好で而もリアルタイムで観
察可能な物体像がTVモニタの画面上に表示され得、極
めて効果的な走査型光学顕微鏡が提供され得る。
とにより、音響光学光偏向素子の有効開口と対物光学系
の射出瞳とが実質的に一致するので、対物光学系の大き
なNAが十分に利用され得、かくして顕微鏡の光学系と
同等の解像力で走査が行なわれ、而も走査部材として音
響光学光偏向素子を使用しているために走査スピードが
充分速く、従って解像力が良好で而もリアルタイムで観
察可能な物体像がTVモニタの画面上に表示され得、極
めて効果的な走査型光学顕微鏡が提供され得る。
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図は従来の走査型光学顕微鏡の一例
の光学系を示す図である。 10・・・・光ビーム、11・・・・ビームスプリッタ
、12.19・・・・音響光学光偏向素子、13・・・
・対物レンズ、14・・・・射出瞳、15・・・・光軸
、16・・・・軸外主光線、17.18・・・・瞳伝送
レンズ、20・・・・瞳投影レンズ゛、21・・・・結
像レンズ、22・・・・物体、23・・・・コンデンサ
ーレンズ、24゜25.26,30,31.32・・・
・検出器、27・・・・検出ビーム、28・・・・集光
レンズ、29・・・・ピンホール、41・・・・アフォ
ーカルリレー光学系、42・・・・対物光学系。
学系を示す図、第2図は従来の走査型光学顕微鏡の一例
の光学系を示す図である。 10・・・・光ビーム、11・・・・ビームスプリッタ
、12.19・・・・音響光学光偏向素子、13・・・
・対物レンズ、14・・・・射出瞳、15・・・・光軸
、16・・・・軸外主光線、17.18・・・・瞳伝送
レンズ、20・・・・瞳投影レンズ゛、21・・・・結
像レンズ、22・・・・物体、23・・・・コンデンサ
ーレンズ、24゜25.26,30,31.32・・・
・検出器、27・・・・検出ビーム、28・・・・集光
レンズ、29・・・・ピンホール、41・・・・アフォ
ーカルリレー光学系、42・・・・対物光学系。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 光源と、該光源から発した照明光束を観察すべき物体上
に集束する対物光学系と、該光源と対物光学系との間に
配設されていて且つ該対物光学系に入る前記照明光束の
入射角度を変化させることにより走査を行なう音響光学
光偏向素子と、該照明光束を該音響光学光偏向素子に投
射するアフォーカルリレー光学系と、該音響光学光偏向
素子を前記対物光学系の射出瞳に投影する瞳投影レンズ
系とを備えており、該瞳投影レンズ系が f≠(ε/p)E_p という条件を満足するようにしたことを特徴とする、走
査型光学顕微鏡。 ここで、f:瞳投影レンズ系の焦点距離、 ε:音響光学光偏向素子の有効開口の大きさ、 p:瞳投影レンズ側から見た対物光学系の射出瞳の大き
さ、 E_p:対物光学系の像位置から射出瞳までの距離
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60107155A JPH0827431B2 (ja) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | 走査型光学顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60107155A JPH0827431B2 (ja) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | 走査型光学顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61264314A true JPS61264314A (ja) | 1986-11-22 |
| JPH0827431B2 JPH0827431B2 (ja) | 1996-03-21 |
Family
ID=14451897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60107155A Expired - Fee Related JPH0827431B2 (ja) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | 走査型光学顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0827431B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0473709A (ja) * | 1990-07-13 | 1992-03-09 | Tohoku Electric Power Co Inc | 携帯顕微鏡 |
| JP2013152484A (ja) * | 2007-07-17 | 2013-08-08 | Olympus Corp | レーザー走査型顕微鏡システム |
| JP2014026194A (ja) * | 2012-07-30 | 2014-02-06 | Astro Design Inc | レーザー走査型顕微鏡 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5813890A (ja) * | 1981-07-20 | 1983-01-26 | 川崎重工業株式会社 | マンガン団塊集鉱装置 |
| JPS607764A (ja) * | 1983-06-13 | 1985-01-16 | エヌ・ベ−・フイリツプス・フル−イランペンフアブリケン | 半導体装置 |
-
1985
- 1985-05-20 JP JP60107155A patent/JPH0827431B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
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| JPS607764A (ja) * | 1983-06-13 | 1985-01-16 | エヌ・ベ−・フイリツプス・フル−イランペンフアブリケン | 半導体装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0473709A (ja) * | 1990-07-13 | 1992-03-09 | Tohoku Electric Power Co Inc | 携帯顕微鏡 |
| JP2013152484A (ja) * | 2007-07-17 | 2013-08-08 | Olympus Corp | レーザー走査型顕微鏡システム |
| JP2014026194A (ja) * | 2012-07-30 | 2014-02-06 | Astro Design Inc | レーザー走査型顕微鏡 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0827431B2 (ja) | 1996-03-21 |
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