JP2950004B2 - 共焦点レーザ顕微鏡 - Google Patents
共焦点レーザ顕微鏡Info
- Publication number
- JP2950004B2 JP2950004B2 JP5344992A JP5344992A JP2950004B2 JP 2950004 B2 JP2950004 B2 JP 2950004B2 JP 5344992 A JP5344992 A JP 5344992A JP 5344992 A JP5344992 A JP 5344992A JP 2950004 B2 JP2950004 B2 JP 2950004B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- measured
- optical path
- light
- laser microscope
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- Expired - Lifetime
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は共焦点レーザ顕微鏡に関
し、特に被測定物のＺ軸方向の測定の改善に関する。
し、特に被測定物のＺ軸方向の測定の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は従来の共焦点レーザ顕微鏡の一例
を示す構成図である。図６において、レーザ光源１から
の出射光はレンズ２により集光され、光路を光軸に対し
て直交する２次元方向に変化させる音響光学素子３を介
してハーフミラー５に入射される。入射光はハーフミラ
ー５で反射され、レンズ６により被測定物７に照射され
る。被測定物７からの反射光（被測定光）は、レンズ６
で集光されてハーフミラー５を透過し、光検出器８に入
射される。これにより、光検出器８で被測定物７の像が
捕らえられる。
を示す構成図である。図６において、レーザ光源１から
の出射光はレンズ２により集光され、光路を光軸に対し
て直交する２次元方向に変化させる音響光学素子３を介
してハーフミラー５に入射される。入射光はハーフミラ
ー５で反射され、レンズ６により被測定物７に照射され
る。被測定物７からの反射光（被測定光）は、レンズ６
で集光されてハーフミラー５を透過し、光検出器８に入
射される。これにより、光検出器８で被測定物７の像が
捕らえられる。
【０００３】このような構成において、音響光学素子３
でハーフミラー５の入射光の光路を光軸に対して直交す
る２次元方向に変化させることにより、被測定物７に対
する光の走査を行う。ここで、光検出器８としては、例
えば１ドットの大きさが２０μｍ×２０μｍ程度の光検
出素子が５μｍピッチ程度でマトリクス状に複数個（例
えば５００×５００程度）形成されたものを用いられ
る。一方、被測定光のビーム径は、共焦点構造であるこ
とから、１μｍ以下に絞ることも可能である。
でハーフミラー５の入射光の光路を光軸に対して直交す
る２次元方向に変化させることにより、被測定物７に対
する光の走査を行う。ここで、光検出器８としては、例
えば１ドットの大きさが２０μｍ×２０μｍ程度の光検
出素子が５μｍピッチ程度でマトリクス状に複数個（例
えば５００×５００程度）形成されたものを用いられ
る。一方、被測定光のビーム径は、共焦点構造であるこ
とから、１μｍ以下に絞ることも可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術に示す共焦点レーザ顕微鏡では、被測定物７の深
さ方向（Ｚ軸方向）の測定にあたっては、所望の深さ位
置に入射光ビームが結像されるように被測定物を図示し
ない試料テーブルごと上下方向（Ｚ軸方向）に移動させ
なければならず、位置決めに時間がかかるという問題が
あった。
来技術に示す共焦点レーザ顕微鏡では、被測定物７の深
さ方向（Ｚ軸方向）の測定にあたっては、所望の深さ位
置に入射光ビームが結像されるように被測定物を図示し
ない試料テーブルごと上下方向（Ｚ軸方向）に移動させ
なければならず、位置決めに時間がかかるという問題が
あった。
【０００５】本発明は上記従来技術の課題を踏まえてな
されたものであり、被測定物の深さ方向についての入射
光ビームの位置決めが高速に行える共焦点レーザ顕微鏡
を提供することを目的としたものである。
されたものであり、被測定物の深さ方向についての入射
光ビームの位置決めが高速に行える共焦点レーザ顕微鏡
を提供することを目的としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の構成は、レーザ光源と、このレーザ光源の出
力光の光路を光軸に対して直交する２次元方向に変化さ
せる光路制御素子と、この光路制御素子の出力光を被測
定物に導く測定光学系と、前記被測定物からの被測定光
を検出する光検出器を備えた共焦点レーザ顕微鏡におい
て、前記測定光学系に、ビーム分岐要素と、反射光学要
素と、この反射光学要素を光軸方向に沿って変位させる
アクチュエータを設け、反射光学要素の位置に応じてレ
ーザ光源と被測定物との光路長を変化させることを特徴
とするものである。
の本発明の構成は、レーザ光源と、このレーザ光源の出
力光の光路を光軸に対して直交する２次元方向に変化さ
せる光路制御素子と、この光路制御素子の出力光を被測
定物に導く測定光学系と、前記被測定物からの被測定光
を検出する光検出器を備えた共焦点レーザ顕微鏡におい
て、前記測定光学系に、ビーム分岐要素と、反射光学要
素と、この反射光学要素を光軸方向に沿って変位させる
アクチュエータを設け、反射光学要素の位置に応じてレ
ーザ光源と被測定物との光路長を変化させることを特徴
とするものである。
【０００７】
【作用】本発明によると、アクチュエータで反射光学要
素の位置を光軸方向に沿って変位させることによりレー
ザ光源と被測定物との光路長を変化させることができ、
被測定物の深さ方向についての入射光ビームの位置決め
が高速に行える。
素の位置を光軸方向に沿って変位させることによりレー
ザ光源と被測定物との光路長を変化させることができ、
被測定物の深さ方向についての入射光ビームの位置決め
が高速に行える。
【０００８】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
１は本発明の共焦点レーザ顕微鏡の一実施例を示す構成
図である。なお、図１において図６と同一要素には同一
符号を付して重複する説明は省略する。図１において、
９は偏光ビームスプリッタ、１０は１／４波長板で、こ
れらはビーム分岐要素として用いている。１１は反射光
学要素として用いるミラー、１２はこのミラー１１を光
軸方向に沿って変位させるアクチュエータである。
１は本発明の共焦点レーザ顕微鏡の一実施例を示す構成
図である。なお、図１において図６と同一要素には同一
符号を付して重複する説明は省略する。図１において、
９は偏光ビームスプリッタ、１０は１／４波長板で、こ
れらはビーム分岐要素として用いている。１１は反射光
学要素として用いるミラー、１２はこのミラー１１を光
軸方向に沿って変位させるアクチュエータである。
【０００９】このような構成の動作を説明する。レーザ
光源１の出力光はレンズ２で音響光学素子３に集光され
る。光軸に対して直交する２次元方向Ｘ，Ｙに対応して
設けられた２個の音響光学素子３に注入される周波数を
駆動回路４で変化させることにより、ビームの光路は
Ｘ，Ｙそれぞれの直角方向に走査される。この走査ビー
ムはハーフミラー５で反射され、レンズ６で集光され
る。レンズ６で集光されたビームは偏光ビームスプリッ
タ９お呼び１／４波長板１０を透過してミラー１１で反
射される。ミラー１１で反射されたビームは光路を逆行
し、再度１／４波長板１０を透過して偏光方向が９０°
回転される。この結果、偏光ビームスプリッタ９で反射
され、被測定物７に照射される。被測定物７からの反射
光は光路を逆行し、偏光ビームスプリッタ９，１／４波
長板１０，ミラー１１，ハーフミラー５を透過して光検
出器８に照射される。
光源１の出力光はレンズ２で音響光学素子３に集光され
る。光軸に対して直交する２次元方向Ｘ，Ｙに対応して
設けられた２個の音響光学素子３に注入される周波数を
駆動回路４で変化させることにより、ビームの光路は
Ｘ，Ｙそれぞれの直角方向に走査される。この走査ビー
ムはハーフミラー５で反射され、レンズ６で集光され
る。レンズ６で集光されたビームは偏光ビームスプリッ
タ９お呼び１／４波長板１０を透過してミラー１１で反
射される。ミラー１１で反射されたビームは光路を逆行
し、再度１／４波長板１０を透過して偏光方向が９０°
回転される。この結果、偏光ビームスプリッタ９で反射
され、被測定物７に照射される。被測定物７からの反射
光は光路を逆行し、偏光ビームスプリッタ９，１／４波
長板１０，ミラー１１，ハーフミラー５を透過して光検
出器８に照射される。
【００１０】ここで、ミラー１１が固定されている状態
では被測定物７の深さ方向（Ｚ軸方向）上にビームが結
像する位置は一定になるが、アクチュエータ１２を駆動
してミラー１１の位置を矢印で示す光軸方向に沿って変
化させることにより、被測定物７の深さ方向上にビーム
が結像する位置を変化させることができる。そして、ミ
ラー１１は従来の試料テーブルに比べて質量を十分小さ
くすることが可能であり、高速に位置を変化させられる
ので、被測定物７の深さ方向についての入射光ビームの
位置決めが高速に行える。
では被測定物７の深さ方向（Ｚ軸方向）上にビームが結
像する位置は一定になるが、アクチュエータ１２を駆動
してミラー１１の位置を矢印で示す光軸方向に沿って変
化させることにより、被測定物７の深さ方向上にビーム
が結像する位置を変化させることができる。そして、ミ
ラー１１は従来の試料テーブルに比べて質量を十分小さ
くすることが可能であり、高速に位置を変化させられる
ので、被測定物７の深さ方向についての入射光ビームの
位置決めが高速に行える。
【００１１】これにより、音響光学素子３による光軸に
対して直交する２次元方向Ｘ，Ｙへの光路の走査と相ま
って、被測定物７の広い範囲を高速に測定できる。
対して直交する２次元方向Ｘ，Ｙへの光路の走査と相ま
って、被測定物７の広い範囲を高速に測定できる。
【００１２】なお、上記実施例では、ビーム分岐要素と
して偏光ビームスプリッタと１／４波長板を用いること
により光の利用効率を高めているが、レーザ光源１から
出力される光の強度が高かったり光検出器８の光電変換
感度が高い場合にはハーフミラーであってもよい。
して偏光ビームスプリッタと１／４波長板を用いること
により光の利用効率を高めているが、レーザ光源１から
出力される光の強度が高かったり光検出器８の光電変換
感度が高い場合にはハーフミラーであってもよい。
【００１３】また、上記実施例では、光路制御素子とし
て音響光学素子を用いているが、ガルバノミラーや、レ
ンズと光ファイバとの組み合わせなどでもよい。
て音響光学素子を用いているが、ガルバノミラーや、レ
ンズと光ファイバとの組み合わせなどでもよい。
【００１４】また、上記実施例においては光は非平行光
で示されているが、図２のような平行光であってもよ
い。ここで、レンズ２１〜レンズ２２の間が平行光にな
っている部分である。平行光にすることにより、レンズ
などの光学要素の位置合わせが容易になり、光学系設計
上の自由度が大きくなることから安定した構造が設計で
きる。
で示されているが、図２のような平行光であってもよ
い。ここで、レンズ２１〜レンズ２２の間が平行光にな
っている部分である。平行光にすることにより、レンズ
などの光学要素の位置合わせが容易になり、光学系設計
上の自由度が大きくなることから安定した構造が設計で
きる。
【００１５】また、反射光学要素としては、図３のよう
にリトロリフレクタ１３を用いてもよい。ミラー１１の
場合には光路を逆行させるための位置調整が難しいが、
リトロリフレクタ１３は原理的に光路を逆行させる性質
があるため光軸の調整が容易になる。
にリトロリフレクタ１３を用いてもよい。ミラー１１の
場合には光路を逆行させるための位置調整が難しいが、
リトロリフレクタ１３は原理的に光路を逆行させる性質
があるため光軸の調整が容易になる。
【００１６】また、図２の実施例では空間ビームとして
記述したが、平行光の部分を例えば図４のように光ファ
イバ２３を使用して光を導くようにしてもよい。そし
て、このような構成とすることにより、光検出器８と被
測定物７を遠くに離すことが可能になるため、高温や低
温に保持されている被測定物７の測定も可能となる。
記述したが、平行光の部分を例えば図４のように光ファ
イバ２３を使用して光を導くようにしてもよい。そし
て、このような構成とすることにより、光検出器８と被
測定物７を遠くに離すことが可能になるため、高温や低
温に保持されている被測定物７の測定も可能となる。
【００１７】アクチュエータ１２は反射光学要素を一方
向に変化させられればよく、ＰＺＴやボイスコイルを用
いることができる。
向に変化させられればよく、ＰＺＴやボイスコイルを用
いることができる。
【００１８】また、上記実施例では、レーザ光源１つに
対して被測定点１つを対応させているので被測定物全体
を測定するためには順次走査をしなければならず、高速
測定は困難である。これに対しては、図５に示すよう
に、レンズ２と音響光学素子３の間に複数のピンホール
が形成されているピンホールアレイ１４を設けて、レー
ザ光源１から出射される光を複数の点光源に変換し、光
検出器８の入射面に光検出素子に対向した複数のピンホ
ールが形成されたスペーシャルフィルタアレイ１５を配
置して、このスペーシャルフィルタアレイ１５のピンホ
ールに被測定光を入射させるようにすればよい。このよ
うに構成することにより、同時に多点測定が行えるの
で、高速測定が実現できる。そして、各音響光学素子３
は微小範囲で光軸を変化させればよいので駆動が容易に
なる。さらに、スペーシャルフィルタアレイ１５を用い
ることによって光検出器８は高調波成分が除去された被
測定物７からの反射光のみを抽出できることになり、Ｓ
／Ｎ比が改善できる。
対して被測定点１つを対応させているので被測定物全体
を測定するためには順次走査をしなければならず、高速
測定は困難である。これに対しては、図５に示すよう
に、レンズ２と音響光学素子３の間に複数のピンホール
が形成されているピンホールアレイ１４を設けて、レー
ザ光源１から出射される光を複数の点光源に変換し、光
検出器８の入射面に光検出素子に対向した複数のピンホ
ールが形成されたスペーシャルフィルタアレイ１５を配
置して、このスペーシャルフィルタアレイ１５のピンホ
ールに被測定光を入射させるようにすればよい。このよ
うに構成することにより、同時に多点測定が行えるの
で、高速測定が実現できる。そして、各音響光学素子３
は微小範囲で光軸を変化させればよいので駆動が容易に
なる。さらに、スペーシャルフィルタアレイ１５を用い
ることによって光検出器８は高調波成分が除去された被
測定物７からの反射光のみを抽出できることになり、Ｓ
／Ｎ比が改善できる。
【００１９】
【発明の効果】以上、実施例と共に具体的に説明したよ
うに、本発明によれば、被測定物の深さ方向についての
入射光ビームの位置決めが高速に行える共焦点レーザ顕
微鏡を実現できる。
うに、本発明によれば、被測定物の深さ方向についての
入射光ビームの位置決めが高速に行える共焦点レーザ顕
微鏡を実現できる。
【図１】本発明の共焦点レーザ顕微鏡の一実施例を示す
構成図である。
構成図である。
【図２】本発明の共焦点レーザ顕微鏡の他の実施例を示
す構成図である。
す構成図である。
【図３】本発明の共焦点レーザ顕微鏡の他の実施例を示
す構成図である。
す構成図である。
【図４】本発明の共焦点レーザ顕微鏡の他の実施例を示
す構成図である。
す構成図である。
【図５】本発明の共焦点レーザ顕微鏡の他の実施例を示
す構成図である。
す構成図である。
【図６】共焦点レーザ顕微鏡の従来例である。
１ レーザ光源 ２、６、２１、２２ レンズ ３ 音響光学素子（光路制御素子） ４ 駆動回路 ５ ハーフミラー ７ 被測定物 ８ 光検出器 ９ 偏光ビームスプリッタ １０ 波長板 １１ ミラー １２ アクチュエータ １３ リトロリフレクタ １４ ピンホールアレイ １５ スペーシャルフィルタアレイ ２３ 光ファイバ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 19/00 - 21/00 G02B 21/06 - 21/36
Claims (1)
- 【請求項１】 レーザ光源と、このレーザ光源の出力光
の光路を光軸に対して直交する２次元方向に変化させる
光路制御素子と、この光路制御素子の出力光を被測定物
に導く測定光学系と、前記被測定物からの被測定光を検
出する光検出器を備えた共焦点レーザ顕微鏡において、 前記測定光学系に、ビーム分岐要素と、反射光学要素
と、この反射光学要素を光軸方向に沿って変位させるア
クチュエータを設け、反射光学要素の位置に応じてレー
ザ光源と被測定物との光路長を変化させることを特徴と
する共焦点レーザ顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5344992A JP2950004B2 (ja) | 1992-03-12 | 1992-03-12 | 共焦点レーザ顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5344992A JP2950004B2 (ja) | 1992-03-12 | 1992-03-12 | 共焦点レーザ顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05257064A JPH05257064A (ja) | 1993-10-08 |
| JP2950004B2 true JP2950004B2 (ja) | 1999-09-20 |
Family
ID=12943167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5344992A Expired - Lifetime JP2950004B2 (ja) | 1992-03-12 | 1992-03-12 | 共焦点レーザ顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2950004B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100721512B1 (ko) * | 2005-02-16 | 2007-05-23 | 한국과학기술원 | 분산 광학계를 이용한 실시간 공초점 현미경 |
| US8817240B2 (en) * | 2012-05-25 | 2014-08-26 | Mitutoyo Corporation | Interchangeable optics configuration for a chromatic range sensor optical pen |
| JP6116142B2 (ja) * | 2012-06-21 | 2017-04-19 | オリンパス株式会社 | 走査型共焦点レーザ顕微鏡 |
-
1992
- 1992-03-12 JP JP5344992A patent/JP2950004B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05257064A (ja) | 1993-10-08 |
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