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発明の名称 共焦点光スキャナ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−27728(P2001−27728A)
公開日 平成13年1月30日(2001.1.30)
出願番号 特願平11−201063
出願日 平成11年7月15日(1999.7.15)
代理人
発明者 友定 伸浩 / 田名網 健雄
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】共焦点画像を得る共焦点光スキャナにおいて、試料上にライン状の光を照射させる遮蔽手段若しくは集光手段と、前記試料からの戻り光のうち前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を通過若しくは透過した前記戻り光を走査する走査手段と、この走査手段の動作に同期して前記試料への集光位置を光軸方向に変化させる駆動手段とを備えたことを特徴とする共焦点光スキャナ。
【請求項2】共焦点画像を得る共焦点光スキャナにおいて、光源と、この光源の出力光を平行光にする第1のレンズと、前記平行光を反射若しくは透過させる光分岐手段と、この光分岐手段からの反射光若しくは透過光が照射される遮蔽手段若しくは集光手段と、前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を通過若しくは透過した光を集光すると共に前記試料からの戻り光を前記遮蔽手段若しくは前記集光手段に集光する対物レンズと、前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を通過若しくは透過し前記光分岐手段を透過若しくは反射した前記戻り光を集光する第2のレンズと、この第2のレンズからの前記戻り光の光路を変化させて撮影手段若しくは肉眼に入射させる走査手段とを備え、前記対物レンズの集光位置を光軸方向に変化させると共にこれに同期して前記走査手段により前記撮影手段若しくは前記肉眼への入射位置を走査することを特徴とする共焦点光スキャナ。
【請求項3】前記遮蔽手段が、スリットが形成されたスリット板であることを特徴とする請求項1及び請求項2記載の共焦点光スキャナ。
【請求項4】前記集光手段が、シリンドリカルレンズであることを特徴とする請求項1及び請求項2記載の共焦点光スキャナ。
【請求項5】前記スリットが、直線状のスリットであることを特徴とする請求項3記載の共焦点光スキャナ。
【請求項6】前記スリットが、非直線状のスリットであることを特徴とする請求項3記載の共焦点光スキャナ。
【請求項7】前記スリットの形成方向を変化させたことを特徴とする請求項3記載の共焦点光スキャナ。
【請求項8】前記スリットのスリット幅を変化させたことを特徴とする請求項3記載の共焦点光スキャナ。
【請求項9】前記スリット板に、複数個のスリットが形成されたことを特徴とする請求項3記載の共焦点光スキャナ。
【請求項10】複数のピンホールが形成されたピンホール板を回転させて試料表面のスライス画像を得る共焦点光スキャナにおいて、前記ピンホール板の近傍に設けられ試料上にライン状の光を照射させる遮蔽手段若しくは集光手段と、前記試料からの戻り光のうち前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を通過若しくは透過した前記戻り光を走査する走査手段と、この走査手段の動作に同期して前記試料への集光位置を光軸方向に変化させる駆動手段とを備えたことを特徴とする共焦点光スキャナ。
【請求項11】複数のピンホールが形成されたピンホール板を回転させて試料表面のスライス画像を得る共焦点光スキャナにおいて、光源と、この光源の出力光を平行光にする第1のレンズと、前記平行光を透過させる光分岐手段と、この光分岐手段からの透過光が照射される遮蔽手段若しくは集光手段と、前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を通過若しくは透過した光が集光されるピンホール板と、このピンホール板のピンホールを通過した光を集光すると共に前記試料からの戻り光を前記ピンホールに集光する対物レンズと、前記ピンホール板のピンホールを通過し、前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を通過若しくは透過し、前記光分岐手段で反射した前記戻り光を集光する第2のレンズと、この第2のレンズからの前記戻り光の光路を変化させて撮影手段若しくは肉眼に入射させる走査手段とを備え、前記対物レンズの集光位置を光軸方向に変化させると共にこれに同期して前記走査手段により前記撮影手段若しくは前記肉眼への入射位置を走査することを特徴とする共焦点光スキャナ。
【請求項12】前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を前記ピンホール板の光源側若しくは対物レンズ側に設けたことを特徴とする請求項10及び請求項11記載の共焦点光スキャナ。
【請求項13】前記光分岐手段が、多連光分岐手段であることを特徴とする請求項10及び請求項11記載の共焦点光スキャナ。
【請求項14】前記多連光分岐手段の特定の位置に前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を設け当該特定の位置の選択に伴い前記走査手段を自動的に動作させることを特徴とする請求項13記載の共焦点光スキャナ。
【請求項15】前記走査手段が、可動ミラーを動作させることにより前記撮影手段への入射位置を変化させることを特徴とする請求項1,2,10及び請求項11記載の共焦点光スキャナ。
【請求項16】前記走査手段が、レンズを光軸と直角方向に移動させることにより前記撮影手段への入射位置を変化させることを特徴とする請求項1,2,10及び請求項11記載の共焦点光スキャナ。
【請求項17】前記走査手段が、音響光学変調器により光路を回折させて前記撮影手段への入射位置を変化させることを特徴とする請求項1,2,10及び請求項11記載の共焦点光スキャナ。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、共焦点画像を得る共焦点光スキャナに関し、特に試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能な共焦点光スキャナに関する。
【0002】
【従来の技術】共焦点光スキャナは複数個のピンホールが形成されたニポー板(以下、ピンホール板と呼ぶ。)を回転させること等により試料表面を走査して、試料の光軸方向に垂直な平面のスライス画像を得ることができる。また、このような共焦点光スキャナを光学顕微鏡と接続し、光軸方向に対物レンズの焦点を変化させ各焦点位置毎に得られたスライス画像に基づき演算制御回路等で演算処理することにより、光軸方向に水平なスライス画像(以下、縦断層画像と呼ぶ。)を得ることができる。
【0003】図12はこのような従来の共焦点光スキャナを用いた共焦点顕微鏡の一例を示す構成ブロック図である。図12において1は光源、2はピンホール板を回転させることにより試料表面を走査する共焦点光スキャナ、3は対物レンズを含む光学顕微鏡部、4は試料、5は試料4を光軸方向に移動させるステージ、6はCCDカメラ等の撮影手段、7は記憶手段、8は演算制御手段である。
【0004】光源1からの出力光は共焦点光スキャナ2に入射され、共焦点光スキャナ2を介して光学顕微鏡部3に入射される。この出力光は光学顕微鏡部3を構成する対物レンズにより試料4に集光される。
【0005】試料4からの反射光若しくは出力光の照射により生じた蛍光等の戻り光は再び光学顕微鏡部3を介して共焦点光スキャナ2に入射され、共焦点光スキャナ2を透過して撮影手段6に入射される。撮影手段6の出力は記憶手段7に接続され、記憶手段7の出力は演算制御手段8に接続される。さらに、演算制御手段8からの駆動信号がステージ5に接続される。
【0006】ここで、図12に示す従来例の動作を図13及び図14を用いて説明する。図13はスライス画像が得られる状況を説明する説明図、図14は縦断層画像を演算により生成する状況を説明する説明図である。
【0007】光源1からの出力光は共焦点光スキャナ2に入射され、共焦点光スキャナ2内の回転するピンホール板に形成された複数のピンホールを通過して光学顕微鏡部3に入射される。この出力光は光学顕微鏡部3を構成する対物レンズにより試料4に集光されて、ピンホール板の回転に伴って試料4表面を走査する。
【0008】試料4からの反射光若しくは出力光の照射により生じた蛍光等の戻り光は再び光学顕微鏡部3を構成する対物レンズにより先に通過した各ピンホールと同一にピンホールに集光されて共焦点効果を生じる。
【0009】そして、この戻り光は撮影手段6で撮影される。この時、撮影手段6得られる画像はピンホール板の回転に伴って試料4表面を走査したものであるから、光学顕微鏡部3を構成する対物レンズの焦点位置における光軸に垂直な平面のスライス画像となる。
【0010】この時、演算制御手段8はステージ5を図12中”ZD01”に示す光軸方向に順次移動させて、対物レンズの焦点位置を光軸方向に移動させて試料4の光軸方向に変化したスライス画像を撮影手段6で撮影すると共に撮影手段6で撮影される試料4の各位置におけるスライス画像を記憶手段7に順次格納させる。
【0011】例えば、図13においてZ軸方向は図12における光軸方向に一致し、図13中”PS01”、”PS02”及び”PS03”に示すような面で走査された試料のスライス画像は図13中”SI01”、”SI02”及び”SI03”に示すようになり、このようなスライス画像が記憶手段7に順次格納される。
【0012】そして、演算制御手段8は図12中”ZD01”方向の各位置におけるスライス画像を撮影した時点で、記憶手段7に格納されている各々のスライス画像を読み出して試料4の3次元像を構築すると共に縦断層画像を演算により再構築する。
【0013】例えば、図14”PS11”に示すようなYZ平面における縦断層画像を演算により再構築した場合には、図14中”LI01”に示すような縦断層画像を得ることができる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図12に示す従来の方法では縦断層画像をリアルタイムに且つ光学的に観察することができないと言った問題点があった。すなわち、多数のスライス画像から演算により縦断層画像を求めるため、その処理時間に長くなってリアルタイム性を失ってしまう。
【0015】また、例えば、肉眼では解像度が3000〜6000本程度なのに対してカメラ等の撮影手段では走査線が500〜1000本程度となり、分解能や色が撮影手段6の仕様によって制限されてしまうと言った問題点があった。従って本発明が解決しようとする課題は、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能な共焦点光スキャナを実現することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】このような課題を達成するために、本発明のうち請求項1記載の発明は、共焦点画像を得る共焦点光スキャナにおいて、試料上にライン状の光を照射させる遮蔽手段若しくは集光手段と、前記試料からの戻り光のうち前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を通過若しくは透過した前記戻り光を走査する走査手段と、この走査手段の動作に同期して前記試料への集光位置を光軸方向に変化させる駆動手段とを備えたことにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【0017】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、共焦点画像を得る共焦点光スキャナにおいて、光源と、この光源の出力光を平行光にする第1のレンズと、前記平行光を反射若しくは透過させる光分岐手段と、この光分岐手段からの反射光若しくは透過光が照射される遮蔽手段若しくは集光手段と、前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を通過若しくは透過した光を集光すると共に前記試料からの戻り光を前記遮蔽手段若しくは前記集光手段に集光する対物レンズと、前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を通過若しくは透過し前記光分岐手段を透過若しくは反射した前記戻り光を集光する第2のレンズと、この第2のレンズからの前記戻り光の光路を変化させて撮影手段若しくは肉眼に入射させる走査手段とを備え、前記対物レンズの集光位置を光軸方向に変化させると共にこれに同期して前記走査手段により前記撮影手段若しくは前記肉眼への入射位置を走査することにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【0018】請求項3記載の発明は、請求項1及び請求項2記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、前記遮蔽手段が、スリットが形成されたスリット板であることにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【0019】請求項4記載の発明は、請求項1及び請求項2記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、前記集光手段が、シリンドリカルレンズであることにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【0020】請求項5記載の発明は、請求項3記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、前記スリットが、直線状のスリットであることにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【0021】請求項6記載の発明は、請求項3記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、前記スリットが、非直線状のスリットであることにより、観察したい試料の形状に適した切断面を得ることができる。
【0022】請求項7記載の発明は、請求項3記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、前記スリットの形成方向を変化させたことにより、観察したい試料の形状に応じて切断面を任意に変化させることが可能になる。
【0023】請求項8記載の発明は、請求項3記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、前記スリットのスリット幅を変化させたことにより、観察したい試料の形状に応じて切断面を任意に変化させることが可能になる。
【0024】請求項9記載の発明は、請求項3記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、前記スリット板に、複数個のスリットが形成されたことにより、切断面が複数になり、同時に複数箇所の縦断層画像を観察することが可能になる。
【0025】請求項10記載の発明は、複数のピンホールが形成されたピンホール板を回転させて試料表面のスライス画像を得る共焦点光スキャナにおいて、前記ピンホール板の近傍に設けられ試料上にライン状の光を照射させる遮蔽手段若しくは集光手段と、前記試料からの戻り光のうち前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を通過若しくは透過した前記戻り光を走査する走査手段と、この走査手段の動作に同期して前記試料への集光位置を光軸方向に変化させる駆動手段とを備えたことにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【0026】請求項11記載の発明は、複数のピンホールが形成されたピンホール板を回転させて試料表面のスライス画像を得る共焦点光スキャナにおいて、光源と、この光源の出力光を平行光にする第1のレンズと、前記平行光を透過させる光分岐手段と、この光分岐手段からの透過光が照射される遮蔽手段若しくは集光手段と、前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を通過若しくは透過した光が集光されるピンホール板と、このピンホール板のピンホールを通過した光を集光すると共に前記試料からの戻り光を前記ピンホールに集光する対物レンズと、前記ピンホール板のピンホールを通過し、前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を通過若しくは透過し、前記光分岐手段で反射した前記戻り光を集光する第2のレンズと、この第2のレンズからの前記戻り光の光路を変化させて撮影手段若しくは肉眼に入射させる走査手段とを備え、前記対物レンズの集光位置を光軸方向に変化させると共にこれに同期して前記走査手段により前記撮影手段若しくは前記肉眼への入射位置を走査することにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【0027】請求項12記載の発明は、請求項10及び請求項11記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を前記ピンホール板の光源側若しくは対物レンズ側に設けたことにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【0028】請求項13記載の発明は、請求項10及び請求項11記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、前記光分岐手段が、多連光分岐手段であることにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【0029】請求項14記載の発明は、請求項13記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、前記多連光分岐手段の特定の位置に前記遮蔽手段若しくは前記集光手段を設け当該特定の位置の選択に伴い前記走査手段を自動的に動作させることにより、従来の共焦点光スキャナと縦断層画像をリアルタイムに観察できる共焦点光スキャナとを共存させることが可能になる。
【0030】請求項15記載の発明は、請求項1,2,10及び請求項11記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、前記走査手段が、可動ミラーを動作させることにより前記撮影手段への入射位置を変化させることにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【0031】請求項16記載の発明は、請求項1,2,10及び請求項11記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、前記走査手段が、レンズを光軸と直角方向に移動させることにより前記撮影手段への入射位置を変化させることにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【0032】請求項17記載の発明は、請求項1,2,10及び請求項11記載の発明である共焦点光スキャナにおいて、前記走査手段が、音響光学変調器により光路を回折させて前記撮影手段への入射位置を変化させることにより、走査手段に可動部がなくなる。
【0033】
【発明の実施の形態】以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明に係る共焦点光スキャナの一実施例を示す構成ブロック図である。図1において9は光源、10及び15はレンズ、11はダイクロイックミラーや偏光ビームスプリッタ等の光分岐手段、12はスリットが形成された遮蔽手段であるスリット板、13は対物レンズ、14は試料、16は走査手段である可動ミラー、17は撮影手段、18は対物レンズ13を光軸方向に移動させる駆動手段である。
【0034】光源9の出力光はレンズ10により平行光になり光分岐手段11に入射される。この出力光は光分岐手段11で反射されてスリット板12を照射する。スリット板12に形成されたスリットを透過した出力光は対物レンズ13により集光されて試料14上に照射される。
【0035】試料14からの反射光若しくは出力光の照射により生じた蛍光等の戻り光は再び対物レンズ13により集光されて先に通過したスリットを通過する。そして、スリットを通過した戻り光は光分岐手段11を透過してレンズ15を介して可動ミラー16に入射され、可動ミラー16の反射光は撮影手段17に入射される。
【0036】また、対物レンズ13は駆動手段18により光軸方向に移動するように駆動され、可動ミラー16は図示しない駆動手段により駆動されて撮影手段17への入射位置を変化させる。
【0037】ここで、図1に示す実施例の動作を図2を用いて説明する。図2はリアルタイムに縦断層画像が得られる状況を説明する説明図である。
【0038】光源9からの出力光はレンズ10及び光分岐手段11を介してスリット板12に入射される。そして、スリット板12に形成されたスリットを通過した出力光は対物レンズ13により集光されて試料14の表面に照射される。
【0039】試料14からの反射光若しくは出力光の照射により生じた蛍光等の戻り光は再び対物レンズ13によりスリット板12に形成されたスリットに集光されて共焦点効果を生じる。
【0040】そして、この戻り光は光分岐手段11を透過し、レンズ15及び可動ミラー16を介して撮影手段17に入射され撮影される。この時、撮影手段17で得られるスリット画像は同一のスリットを通過して得られたものであるから、対物レンズ13の焦点位置における光軸に垂直な平面のスリット画像となる。
【0041】この時、駆動手段18は対物レンズ13を図1中”ZD11”に示す光軸方向に順次移動させて、対物レンズ18の焦点位置を光軸方向に移動させて試料14の光軸方向に変化したスリット画像を撮影手段17に入射させる。
【0042】これと同時に可動ミラー16を対物レンズ18の駆動に同期させて図1中”MD11”に示す方向に駆動して撮影手段17への入射位置を変化させる。
【0043】例えば、対物レンズ18を駆動して焦点位置を変化させることにより、図1中”SL11”、”SL12”及び”SL13”に示すように試料14上に集光されるスリット像の位置が変化する。
【0044】そして、これらのスリット像に対応して得られた共焦点画像(スリット画像)が可動ミラー16が駆動されることにより、図1中”CI11”、”CI12”及び”CI13”に示すように入射位置が移動しながら撮影手段17に入射されることになる。
【0045】例えば、図2においてZ軸方向は図1における光軸方向に一致し、図2中”PS21”、”PS22”及び”PS23”に示すような面で得られた試料のスリット画像は図2中”CI21”、”CI22”及び”CI23”に示すようになり、このようなスリット画像が入射位置を移動しながら撮影手段17に入射される。
【0046】すなわち、図2中”SL21”に示す切断面で切断された図2中”LI21”に示すような縦断層画像と図2中”PS21”、”PS22”及び”PS23”に示すような面との交差部分であるスリット画像が走査手段である可動ミラーにより上方若しくは下方に走査されながら撮影手段17に入射されることになる。
【0047】このため、撮影手段17では図2中”LI21”に示す縦断層画像が撮影されることになる。また、図1では撮影手段17を用いているが撮影手段の代わりに肉眼で目視しても縦断層画像が観察されることになる。
【0048】この結果、スリットを通過した光の集光位置を光軸方向に変化させると共にこれに同期して走査手段により撮影手段17への入射位置を走査することにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【0049】なお、図1に示す実施例ではスリット板12のスリットを図2中のY軸方向(縦方向)に設けているが縦横斜めであっても構わない。図3はこのようなスリットの形成方向の一例を示す平面図である。図3(A)は斜めに形成されたスリット、図3(B)は横方向(図2中のX軸方向)に形成されたスリットである。
【0050】このような形成方向を変化させることにより、観察したい試料の形状に応じて図2中”SL21”に示す切断面を変化させることが可能になる。
【0051】また、図3に示すようにスリットの方向及びスリット幅を固定にせずに任意の方向及び任意のスリット幅に変化させても構わない。図4はこのようなスリットの方向変化及びスリット幅変化の一例を示す平面図である。
【0052】例えば、図4中”SL41”に示すスリットを図4中”RT01”に示すように回転させて図4中”SL42”に示すようにスリットの方向を変化させたり、図4中”SL43”に示すスリットを図4中”EP01”及び”EP02”に示す分だけ広げて図4中”SL44”に示すような幅広のスリットとする。
【0053】このように、スリットの方向及びスリット幅を任意に変化させることにより、観察したい試料の形状に応じて図2中”SL21”に示す切断面を任意に変化させることが可能になる。
【0054】また、スリットの方向及びスリット幅を任意に変化させる方法としては機械的に別なスリットと交換したり、手動若しくは電動によりスリットの方向及びスリット幅を変化させたり、液晶板を駆動して任意方向及び任意スリット幅のスリットを形成させたりすることが可能である。
【0055】また、直線状のスリットではなく任意の形状のスリットであっても構わない。図5はこのような任意の形状のスリットの一例を示す平面図である。例えば、図5には図5中”SL51”に示すように逆V字状のスリットが形成されている。
【0056】このように、任意の形状のスリットを用いることにより観察したい試料の形状に適した切断面を得ることができる。例えば、図6は試料として細胞を観察する場合を示す平面図である。図6中”CE01”に示す細胞は外形が直線的ではないので、図5に示すようなスリットを用いることにより、図6中”SLI1”に示すようなスリット像が図6中”CE01”に示す試料上に照射されて細胞の外周部分の縦断層画像を観察したい場合には最適となる。
【0057】スリットの形状を任意に変化させる方法としては機械的な交換だけではなく、液晶板を駆動して任意の形状のスリットを形成させることが可能である。
【0058】また、撮影手段17への入射位置を変化させる走査手段としては図1では可動ミラー16を例示しているが、他の方法であっても構わない。図7はレンズを用いた走査手段の一例を示す説明図である。
【0059】図7において17は図1と同一符号を付してあり、図7中”LZ01”に示すレンズを図7中”MD21”に示す光軸と直角方向に移動させることにより、撮影手段17への入射位置を変化させることが可能になる。
【0060】また、図1等に示したスリット板には1本のスリットを形成していたが、マルチスリットであっても構わない。図8はマルチスリットの一例及びその効果を示す説明図である。
【0061】図8(A)に示すスリット板において図8中”SL61”、”SL62”及び”SL63”に示す3本のスリットが形成されている。このようなスリット板を用いることにより、図2中”SL21”に示すような切断面が複数になり、同時に複数箇所の縦断層画像を観察することが可能になる。
【0062】例えば、図8(B)に示すように接断面が図8中”PS31”、”PS32”及び”PS33”に示す3個所になり試料の中央部と両端の部分の縦断層画像を同時に観察することが可能になる。
【0063】また、図9は従来のピンホール板を用いた共焦点光スキャナに適用した場合の実施例を示す構成ブロック図である。
【0064】図9において19は光源、20,27及び29はレンズ、21は複数個のマイクロレンズが形成されたマイクロレンズ板、22はダイクロイックミラーや偏光ビームスプリッタ等の光分岐手段、23はスリットが形成された遮蔽手段であるスリット板、24は複数個のピンホールが前記マイクロレンズと同一のパターンで形成されたピンホール板、25は対物レンズ、26は試料、28は走査手段である可動ミラー、30は撮影手段、31は駆動手段である。
【0065】光源19の出力光はレンズ20により平行光になりマイクロレンズ板21に入射され、マイクロレンズ板21に形成された各マイクロレンズは入射光を光分岐手段22及びスリット板23のスリットを透過させてピンホール板24に形成されたピンホールに集光する。
【0066】ピンホール板24に形成された各ピンホールを透過した出力光は対物レンズ25により集光されて試料26上に照射される。
【0067】試料26からの反射光若しくは出力光の照射により生じた蛍光等の戻り光は再び対物レンズ25より集光されて先に通過した同一のピンホールを通過する。そして、ピンホールを通過した戻り光は更にスリット板23に形成されたスリットを通過して光分岐手段22で反射されてレンズ27を介して可動ミラー28に入射される。
【0068】可動ミラー28は入射光を反射させ、この反射光はレンズ29により集光されて撮影手段30に入射される。
【0069】また、対物レンズ25は駆動手段31により光軸方向に移動するように駆動され、可動ミラー28は図示しない駆動手段により駆動されて撮影手段30への入射位置を変化させる。さらに、マイクロレンズ板21及びピンホール板は同一の固定手段に固定されて図示しない駆動手段により同期して回転運動させられる。
【0070】ここで、図9に示す実施例の動作を説明する。但し、図1に示す実施例と同様の部分に関しては説明は省略する。光源19からの出力光はレンズ20,マイクレンズ板21及び光分岐手段22を介してスリット板23に入射される。そして、スリット板23に形成されたスリットを通過した出力光はピンホール板に形成されたピンホールを通過して対物レンズ25により集光試料26の表面に照射される。
【0071】試料26からの反射光若しくは出力光の照射により生じた蛍光等の戻り光は再び対物レンズ25によりスリット板23に形成されたスリットに集光されて共焦点効果を生じる。
【0072】そして、この戻り光は光分岐手段22で反射され、レンズ27、可動ミラー28及びレンズ29を介して撮影手段30に入射され撮影される。この時、撮影手段30で得られるスリット画像は同一のスリットを通過して得られたものであるから、対物レンズ25の焦点位置における光軸に垂直な平面のスリット画像となる。
【0073】この時、駆動手段31は対物レンズ25を図9中”ZD21”に示す光軸方向に順次移動させて、対物レンズ25の焦点位置を光軸方向に移動させて試料26の光軸方向に変化したスリット画像を撮影手段30に入射させる。
【0074】これと同時に可動ミラー28を対物レンズ25の駆動に同期させて図9中”MD31”に示す方向に駆動して撮影手段30への入射位置を変化させる。
【0075】このため、図1に示す実施例と同様に撮影手段30では図2中”IL21”に示すような縦断層画像が撮影されることになる。また、図9では撮影手段30を用いているが撮影手段の代わりに肉眼で目視しても縦断層画像が観察されることになる。
【0076】この結果、従来のピンホール板を用いた共焦点光スキャナのピンホール板の近傍にスリット板を設けてスリットを通過した光の集光位置を光軸方向に変化させると共にこれに同期して走査手段により撮影手段30への入射位置を走査することにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【0077】また、図9において光分岐手段22とスリット板23を一体構造とし脱着可能にして良い。この場合には従来のピンホール板を用いた共焦点光スキャナを縦断層画像をリアルタイムに観察できるように容易に改造することが可能になる。
【0078】また、多連の光分岐手段の特定の位置にスリットを形成して当該光分岐手段の選択に伴い走査手段を自動的に動作させても構わない。図10は走査手段を自動的に動作させる状況を説明する平面図及び正面図である。
【0079】図10において24は図9と同一符号を付してあり、22aは光分岐手段、23aはスリット板、32は多連光分岐手段である。基本的な構成は図9に示す実施例と同様であり説明は省略する。
【0080】ピンホール板24の光源側に設けられた多連光分岐手段32は図10中”MD41”に示す方向に移動可能であり、これにより、図10中”BS01”、”BS02”、”BS03”、”BS04”及び”BS05”に示す各種の光分岐手段を観察対象に基づき選択することができる。
【0081】今、図10中”SP01”に示す位置にマイクロレンズ板(図示せず。)からの光が照射されており、このため、現状では図10中”BS03”に示す光分岐手段が選択されていることになる。
【0082】もし、図10中”BS03”に示す光分岐手段にはスリット板が一体形成されていなければ、図9中の走査手段である可動ミラー28を駆動しない。そして、例えば、図10中”BS05”に示すスリット板が一体形成された光分岐手段が選択された場合には図9中の走査手段である可動ミラー28を駆動する。
【0083】このように、多連光分岐手段32の特定の位置にスリットを形成して当該光分岐手段の選択に伴い走査手段を自動的に動作させることにより、従来の共焦点光スキャナと縦断層画像をリアルタイムに観察できる共焦点光スキャナとを共存させることが可能になる。
【0084】また、図9等に示す実施例ではスリット板23をピンホール板24の光源側に設けているが、スリット板23をピンホール板24の対物レンズ側に設けても構わない。
【0085】図11はこのようなスリット板の位置関係を示す説明図である。図11において21及び24は図9と同一符号を付してあり、23bはスリット板である。図11に示すようにスリット板23bはピンホール板24の対物レンズ側に配置される。
【0086】また、図1等では試料上にスリット画像を照射させるめに遮蔽手段であるスリットが形成されたスリット板を用いていたが、逆に集光手段であるシリンドリカルレンズを用いて出力光を試料上にライン状に集光しても構わない。
【0087】さらに、シリンドリカルレンズの方向及び幅に関しても前述のスリットと同様に変化させても良く、また、形状も直線状である必要はない。また、複数個のシリンドリカルレンズを用いても構わない。また、多連光分岐手段の特定の位置にシリンドリカルレンズを形成しても構わない。
【0088】また、走査手段としては可動ミラー及びレンズを例示したが音響光学変調器を用いても構わない。この場合には、走査手段に機械的な可動部がなくなる。
【0089】また、図9においてマイクロレンズ板は光源19の出力光を効率よく各ピンホールに集光するためのものであるので、リアルタイムで縦断層画像を観察するためには必須の構成要素ではない。
【0090】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。請求項1〜請求項5、請求項10〜請求項13,請求項15及び請求項16の発明によれば、スリット等を通過した光の集光位置を光軸方向に変化させると共にこれに同期して走査手段により撮影手段への入射位置を走査することにより、試料の縦断面画像をリアルタイムで目視することが可能になる。
【0091】また、請求項6乃至請求項8の発明によれば、非直線状のスリット等任意の形状のスリット等を用いることにより、観察したい試料の形状に適した切断面を得ることができる。また、スリット等の方向及びスリット等の幅を任意に変化させることにより、観察したい試料の形状に応じて切断面を任意に変化させることが可能になる。
【0092】また、請求項9の発明によれば、マルチスリットのスリット板を用いることにより、切断面が複数になり、同時に複数箇所の縦断層画像を観察することが可能になる。
【0093】また、請求項14の発明によれば、多連光分岐手段の特定の位置にスリット等を設け当該位置の選択に伴い走査手段を自動的に動作させることにより、従来の共焦点光スキャナと縦断層画像をリアルタイムに観察できる共焦点光スキャナとを共存させることが可能になる。
【0094】また、請求項17の発明によれば、音響光学変調器により光路を回折させて撮影手段への入射位置を変化させることにより、走査手段に可動部がなくなる。




 

 


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