JP4187490B2

JP4187490B2 - Beam splitter and microscope

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Publication number: JP4187490B2
Application number: JP2002270346A
Authority: JP
Inventors: 大輔横井
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2008-11-26
Anticipated expiration: 2022-09-17
Also published as: JP2004109363A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、顕微鏡のためのビームスプリッタ及び顕微鏡、特に共焦点顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の顕微鏡、特に無限遠補正型の顕微鏡は、試料を照明するための光源部からの光を試料の方向へ反射又は透過させるためのビームスプリッタを有する（例えば、特許文献１参照）。また、このビームスプリッタを共焦点顕微鏡に適用したものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１２７０９７号公報
【特許文献２】
米国特許第５,８６１,９８４号明細書
【０００４】
上記特許文献１に開示されたビームスプリッタは、断面形状が二等辺三角形である三角プリズムを２つ接合した菱形形状の構成である。この構成により、ビームスプリッタに外部から入射する光及びビームスプリッタ内面で反射する光に起因するフレア、ゴーストを防止する。また、上記特許文献２に開示された共焦点顕微鏡は、特許文献１に記載されたビームスプリッタと同様の形状を有する偏光ビームスプリッタを備える。
【０００５】
図７は、特許文献２に開示された共焦点顕微鏡の偏光ビームスプリッタ６００近傍の構成を示す。偏光ビームスプリッタ６００は、断面形状が二等辺三角形の三角プリズムを２つ接合した菱形形状を有する。不図示の光源部からの光Ｌ１は、第１面６０１ａに入射する。第１面６０１ａから入射した光Ｌ１は、偏光ビームスプリッタ６００内を進行し偏光面６０２に入射する。偏光面６０２には、誘電体多層膜などの偏光膜が形成されている。偏光膜は、入射光Ｌ１のうち特定の振動方向の偏光光を反射する。偏光面６０２で反射された光は第２面６０１ｂから射出する。第２面６０１ｂから射出した光Ｌ２は、不図示の対物レンズを経由して試料に照射される。試料により反射された光は、再び対物レンズを経由して第２面６０１ｂに入射する。第２面６０１ｂに入射した光は再び偏光面６０２に入射する。試料から反射してきた光は、不図示の１／４波長板により光源部からの光Ｌ１に対して振動方向が略９０°直交する直線偏光光に変換される。１／４波長板を透過した偏光光Ｌ２は、偏光面６０２を透過する。偏光面６０２を透過した光は、第３面６０１ｃから射出する。第３面６０１ｃから射出した光Ｌ３は、不図示の結像レンズを経由する。観察者は、結像レンズを経由した光Ｌ３により試料を観察する。
【０００６】
次に、偏光ビームスプリッタ６００におけるフレア、ゴーストについて説明する。まず、第１面６０１ａと、入射光Ｌ１の光軸との成す角度αは９０°よりも所定角度、例えば５°だけ大きい。この構成により、第１面６０１ａに対して光源側から入射する光Ｌ１は、光路外の方向へ反射される。このため、第１面６０１ａの反射に起因するフレア、ゴーストを防止できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７に示す偏光ビームスプリッタ６００では、光源からの光Ｌ１のうち、入射光Ｌ１の偏光の不完全性や偏光面６０２の偏光特性により、偏光面６０２を透過して、第４面６０１ｄから射出する光Ｌ４が生ずる。光Ｌ４の光軸は、偏光ビームスプリッタ６００へ入射する光Ｌ１の光軸と平行である。第４面６０１ｄから射出した光Ｌ４は、共焦点顕微鏡の筐体の内壁６０３に入射する。内壁６０３で反射した光Ｌ４は、第４面６０１ｄに入射する。第４面６０１ｄに入射した光Ｌ４は、プリズム６００内を進行し偏光面６０２に入射する。偏光面６０２に入射した光Ｌ４も、同様に不図示の結像レンズの方向へ反射される成分が生ずる。偏光面６０２で反射された光Ｌ５は、第３面６０１ｃから射出する。第３面６０１ｃから射出した光Ｌ５は、結像レンズに入射する。光Ｌ５は、試料の観察に寄与せず、フレア、ゴーストとなり試料像を劣化させる場合がある。
【０００８】
上述の光Ｌ５に起因するフレア、ゴーストを低減するためには、内壁６０３に反射防止材を設けること、又は図８に示すように不要な光Ｌ４を光路外へ反射させるための反射ミラーＭ１を設けることが考えられる。しかし、反射防止材や反射ミラーＭ１を設けることは、空間的な制約があること、及び製造コストの上昇を招くことなどの不具合がある。
【０００９】
また、図７に示した偏光ビームスプリッタ６００は、頂角βが９０°ではない二等辺三角形のプリズムを２つ接合している。頂角が９０°でないプリズムは、頂角が９０°であるプリズムに比較して製造コストが高くなる。このため、頂角が９０°でないプリズムを２つ接合したビームスプリッタは、さらに製造コストが上昇する。
【００１０】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、安価かつ簡易な構成で、フレア、ゴーストを低減できるビームスプリッタ及びこのビームスプリッタを有する顕微鏡を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、光源部からの光を対物レンズを介して試料に照射し、前記試料からの光を結像レンズを介して観察する顕微鏡のためのビームスプリッタであって、前記ビームスプリッタは、前記対物レンズと前記結像レンズとの間の光路中に配置され、第１の三角プリズムと第２の三角プリズムと光束分割面とを有し、前記第１の三角プリズムは、前記光源部又は前記結像レンズに対向する第１面と、前記対物レンズに対向する第２面と、前記第２の三角プリズムと接合される第３面とを有し、前記第２の三角プリズムは、前記第１の三角プリズムの前記第３面と接合される第１面と、前記結像レンズ又は前記光源部と対向する第２面と、前記光源部と前記対物レンズと前記結像レンズとのいずれにも対向しない第３面とを有し、前記光束分割面は、前記第１の三角プリズムの前記第３面と前記第２の三角プリズムの前記第１面とを接合する部分に設けられ、前記光源部からの光を反射又は透過し、前記光束分割面に対して垂直で、かつ前記対物レンズの光軸を含む面に平行な基準面と前記第１の三角プリズムの第１面との交線の長さと、前記基準面と前記第１の三角プリズムの前記第２面との交線の長さとは同一であり、前記基準面において、前記第１の三角プリズムの前記第１面と前記第２面とは、９０°より大きい角度又は９０°より小さい角度をなし、前記基準面と前記第２の三角プリズムの第２面との交線の長さと、前記基準面と前記第２の三角プリズムの前記第３面との交線の長さとは異なり、前記基準面において、前記第１の三角プリズムの前記第２面と前記第３面とのなす角度と、前記第２の三角プリズムの前記第１面と前記第２面とのなす角度とは同一であり、前記第１の三角プリズムの前記第３面と前記第２の三角プリズムの前記第１面とを接合した状態で、前記第１の三角プリズムの前記第２面と、前記第２の三角プリズムの前記第２面とは平行であり、かつ前記第１の三角プリズムの前記第１面と前記第２三角プリズムの前記第３面とは非平行であることを特徴とするビームスプリッタを提供できる。これにより、簡易な構成で、フレア、ゴーストを低減できる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記光束分割面は偏光膜を有し、前記光束分割面は、前記光源部からの光のうち特定の振動方向の偏光光を前記試料の方向へ反射又は透過させることが望ましい。これにより、光源部からの光を有効に利用することができる。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記第２の三角プリズムの前記第１面と前記第３面とは前記基準面において９０°をなすこと、又は前記第２の三角プリズムの前記第２面と前記第３面とは前記基準面において９０°をなすことが望ましい。これにより、安価にビームスプリッタを製造できる。
【００１４】
また、本発明によれば、光源部からの光を試料の方向へ反射又は透過させるための上述のビームスプリッタと、前記光源部と共役な位置に設けられ、前記光源部からの光を透過させる所定形状のパターンを有する回転板と、前記回転板を透過した光を試料上の所定位置に集光させるための対物レンズと、前記試料で反射し、前記回転板を再度透過した光を結像させるための結像レンズとを有することを特徴とする顕微鏡を提供できる。これにより、フレア、ゴーストが低減され、良好に試料像を観察できる。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記回転板は、ニポウ（Ｎｉｐｋｏｗ）ディスク（以下、単に「ディスク」という。）又は、縞ディスクであることが望ましい。これにより、凹凸を有する試料の全域にわたって平面的な像を観察できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は第１実施形態に係る共焦点顕微鏡１００の概略構成を示す。本実施形態においては、偏光ビームスプリッタ１０４の構成に技術的特徴がある。偏光ビームスプリッタ１０４の詳細な構成については後述する。まず、共焦点顕微鏡１００全体の構成について説明する。共焦点顕微鏡１００は、凹凸を有する試料１１０を平面的に観察することができる。
【００１７】
ハロゲンランプ又は水銀ランプ等の光源部１０１は、照明光を射出する。光源部１０１からの光はポラライザ１０２へ入射する。ポラライザ１０２は、光源部１０１からの光を特定の振動方向の直線偏光光に変換する。ポラライザ１０２を透過した光は、照明レンズ１０３に入射する。照明レンズ１０３は、光源部１０１の像を、後述するディスク１０６上に形成させる。照明レンズ１０３を透過した光は、偏光ビームスプリッタ１０４に入射する。偏光ビームスプリッタ１０４の光束分割面１０５は、ポラライザ１０２による特定の振動方向の直線偏光光を反射し、特定の振動方向以外の偏光光を透過する。光束分割面１０５で反射された光は、偏光ビームスプリッタ１０４を射出する。偏光ビームスプリッタ１０４を射出した光は、ディスク１０６上の位置ｆ１に集光する。モータ１０７は、ディスク１０６を軸ＡＸを中心に回転駆動する。Ｎｉｐｋｏｗディスクは、軸ＡＸを中心として螺旋状に形成されたピンホールを有する。なお、ディスクは、ピンホールの代わりに、ディスク上の少なくとも一部に縞状の透過パターンを形成した縞ディスクでも良い。ディスク１０６のピンホールを通過した光は、１／４波長板１０８に入射する。１／４波長板１０８は、特定の振動方向の直線偏光を円偏光に変換して射出する。１／４波長板１０８を射出した光は、対物レンズ１０９により試料１１０上の所定位置ｆ２に集光される。ディスク１０６上の位置ｆ１と試料１１０上の位置ｆ２とは共役な関係となっている。
【００１８】
試料１１０は試料ステージ１１１に載置されている。試料ステージ１１１は、図中に示すＺ方向に沿った所定距離内で移動（上下動）を繰り返す。なお、対物レンズ１０９と試料１１０の間隔を移動できるのであれば、試料ステージ１１１は固定して、対物レンズ側を移動するようにしても良い。試料１１０で反射した光は、入射した光路を逆行して対物レンズ１０９、１／４波長板１０８を透過する。１／４波長板１０８を２回透過することで、入射時とは９０°位相が変化した直線偏光光となる。１／４波長板１０８を透過した光は、ディスク１０６に入射する。試料１１０の位置ｆ２とディスク１０６上の位置ｆ１とは共役関係にあるため、ディスク１０６上に試料１１０の像が結像される。
【００１９】
ディスク１０６には、上述のように例えば螺旋状にピンホールが形成されている。試料１１０からの反射光のうち、合焦している光はディスク１０６のピンホールを通過する。試料１１０は、Ｚ方向に凹凸を有する。このため、試料１１０から反射してきた光でも、試料１１０に合焦していない非合焦光は、ディスク１０６上に集光しない。ディスク１０６上に集光しない非合焦光の大部分は、ピンホールを通過することができない。
【００２０】
ピンホールを通過した合焦光は、偏光ビームスプリッタ１０４に入射する。偏光ビームスプリッタ１０４に入射した光の振動方向は、光源側から光束分割面１０５へ入射した光の振動方向に対して９０°変化（直交）している。このため、試料１１０からの反射光は、光束分割面１０５を透過する。光束分割面１０５を透過した光は、偏光ビームスプリッタ１０４を射出する。偏光ビームスプリッタ１０４を射出した光は、アナライザ１１２に入射する。アナライザ１１２は、光束分割面１０５を透過した振動方向の偏光成分のみの光を透過させる。アナライザ１１２を透過した光は、リレーレンズ１１３、結像（接眼）レンズ１１４を透過する。そして、観察者は、観察位置１１５において試料像を観察する。
【００２１】
本実施形態に係る共焦点顕微鏡１００により、凹凸を有する試料１１０が平面的に観察できる。ディスク１０６は、モータ１０７により回転している。このため、光源部１０１からの光は、ディスク１０６に螺旋状に形成された複数のピンホールを通過して、試料１１０上を全面に渡って走査する。この結果、観察者は試料１１０が特定の位置にある状態で合焦している像を観察する。この結果、凹凸のある試料１１０を平面的に観察できる。
【００２２】
なお、ポラライザ１０２、１／４波長板１０８、アナライザ１１２等の偏光素子の数量、配置位置は図１に示す構成に限定されるものではない。例えば、アナライザ１１２を省略すること、アナライザ１１２とリレーレンズ１１３との光路内にデポラライザ（偏光解消素子）を設けること等もできる。
【００２３】
次に、本実施形態において特徴的な偏光ビームスプリッタ１０４の構成について詳細に説明する。図２は、偏光ビームスプリッタ１０４近傍の構成を示す。偏光ビームスプリッタ１０４は、対物レンズ１０９と結像レンズ１１４との間の光路中に配置され、第１の三角プリズム２００ａと第２の三角プリズム２００ｂと光束分割面１０５とを有する。
【００２４】
第１の三角プリズム２００ａは、光源部１０１に対向する第１面１０４ａと、対物レンズ１０９に対向する第２面１０４ｂと、第２の三角プリズム２００ｂと接合される第３面１０４ｃとを有する。第２の三角プリズム２００ｂは、第１の三角プリズム２００ａの第３面１０４ｃと接合される第１面１０４ｄと、結像レンズ１１４と対向する第２面１０４ｅと、光源部１０１と対物レンズ１０９と結像レンズ１１４とのいずれにも対向しない第３面１０４ｆとを有する。
【００２５】
光束分割面１０５は、第１の三角プリズム２００ａの第３面１０４ｃと第２の三角プリズム２００ｂの第１面１０４ｄとを接合する部分に設けられ、光源部１０１からの光を反射する。好ましくは、光束分割面１０５は偏光膜を有し、光源部１０１からの光のうち特定の振動方向の偏光光のみを試料１１０の方向へ反射させる。これにより、光源部１０１からの光を有効に利用することができる。
【００２６】
光束分割面１０５に対して垂直で、かつ対物レンズ１０９の光軸ＡＸｏｂを含む面に平行な基準面（図２の紙面に平行な面）と第１の三角プリズム２００ａの第１面１０４ａとの交線の長さＸａと、基準面と第１の三角プリズム２００ａの第２面１０４ｂとの交線の長さＸｂとは同一である。基準面において、第１の三角プリズム２００ａの第１面１０４ａと第２面１０４ｂとは、９０°より大きい角度θ１をなす。例えば、θ１＝９６°とすることができる。換言すると、第１の三角プリズム２００ａは、頂角θ１が９０°よりも大きい二等辺三角形の断面形状を有する。
【００２７】
また、基準面において、第１の三角プリズム２００ａの第１面１０４ａと第２面１０４ｂとは、９０°より小さい角度θ１をなす構成でもよい。例えば、θ１＝８４°とすることもできる。
【００２８】
さらに、基準面と第２の三角プリズム２００ｂの第２面１０４ｅとの交線の長さＸｃと、基準面と第２の三角プリズム２００ｂの第３面１０４ｆとの交線の長さＸｄとは異なる。このように、第２の三角プリズム２００ｂは、交線の長さＸｃとＸｄとが異なる二等辺三角形ではないプリズムである。このため、第１の三角プリズム２００ａの頂角θ１と、第２の三角プリズム２００ｂの頂角θ５との大きさは異なる。従って、第１の三角プリズム２００ａの第１面１０４ａと、第２の三角プリズム２００ｂの第３面１０４ｆとは平行ではない。
【００２９】
基準面において、第１の三角プリズム２００ａの第１面１０４ａと第３面１０４ｃとのなす角度θ２と、第２の三角プリズム２００ｂの第１面１０４ｄと第２面１０４ｅとのなす角度θ４とは同一である。第１の三角プリズム２００ａは二等辺三角形プリズムであるため、角度θ２＝θ３である。このため、角度θ２＝θ３＝θ４である。従って、第１の三角プリズム２００ａの第３面１０４ｃと第２の三角プリズム２００ｂの第１面１０４ｄとを接合した状態で、第１の三角プリズム２００ａの第２面１０４ｂと、第２の三角プリズム２００ｂの第２面１０４ｅとは平行である。
【００３０】
以上説明したように、第１の三角プリズム２００ａと第２の三角プリズム２００ｂとを接合することで得られる偏光ビームスプリッタ１０４は、面１０４ｂと面１０４ｅとは平行であること、面１０４ａと面１０４ｆとは平行ではないこと、かつ角度θ１が９０°より大きい、又は９０°より小さい（換言するとθ１は９０°ではない）ことを特徴とする。
【００３１】
上記構成の偏光ビームスプリッタ１０４がフレア、ゴーストを低減する作用を説明する。光源部１０１からの光Ｌ１０のうち、光束分割面１０５を透過した不要光Ｌ２０は第３面１０４ｆを射出する。第３面１０４ｆを射出した不要光Ｌ２０は、共焦点顕微鏡１００の筐体の内壁２０１に入射する。第１の三角プリズム２００ａの第１面１０４ａと、第２の三角プリズム２００ｂの第３面１０４ｆとは、平行ではない。光の屈折作用により、第２の三角プリズム２００ｂの第３面１０４ｆから射出する不要光Ｌ２０の光軸は、光源部からの光Ｌ１０の光軸に対して傾くこととなる。内壁２０１で反射した不要光Ｌ２０は、第３面１０４ｆから偏光ビームスプリッタ１０４内に入射する。偏光ビームスプリッタ１０４に入射した不要光Ｌ２０のうち、一部の成分は光束分割面１０５で反射される。このとき、不要光Ｌ２０は、試料１１０から反射してきた光Ｌ３０に対して所定の角度をなして進行する。このため、第２面１０４ｅから射出した不要光Ｌ２０は、観察のための光Ｌ４０の光路外へ進行する。この結果、観察面において、不要光Ｌ２０に起因するフレア、ゴーストを低減できる。
【００３２】
また、第２の三角プリズム２００ｂの第２面１０４ｅと、第２の三角プリズム２００ｂの第３面１０４ｆとのなす角度θ５は、基準面において９０°である。換言すると、第２の三角プリズム２００ｂは、直角プリズムである。直角プリズムは、頂角が直角でない二等辺三角形プリズムよりも安価に製造できる。これにより、本実施形態の偏光ビームスプリッタ１０４は、従来の二等辺三角形を２つ接合するビームスプリッタに比較して、安価に製造できる。
【００３３】
（第１実施形態の偏光ビームスプリッタの変形例）
図３は、上記第１実施形態の偏光ビームスプリッタの変形例の概略構成を示す。本変形例は、第２の三角プリズム３００ｂの頂角θ５が９０°ではない点が上記第１実施形態と異なる。その他の構成は上記第１実施形態で示した構成と同様であるので、同一部分には同様の符号を付す。なお、本変形例においては、第１の三角プリズム２００ａの頂角θ１と、第２の三角プリズム３００ｂの頂角θ５との大きさが異なる場合であれば、頂角θ５はどのような大きさでも良い。
【００３４】
（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係る偏光ビームスプリッタ４００の概略構成を示す図である。本実施形態では、第２の三角プリズム４００ｂの第１面１０４ｄと第３面１０４ｆとは基準面においてθ６＝９０°をなすことを特徴とする。その他の上記第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態では、不要光Ｌ２０をより大きく光路外へ外すことができる。このため、フレア、ゴーストをさらに確実に低減できる。また、第２の三角プリズム４００ｂを直角プリズムとすることで、従来の二等辺三角形を２つ接合するビームスプリッタに比較して、安価に製造できる。
【００３５】
（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態に係る共焦点顕微鏡５００の概略構成を示す図である。上記第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。ハロゲンランプ又は水銀ランプ等の光源部１０１は、照明光を射出する。光源部１０１からの光はポラライザ１０２へ入射する。ポラライザ１０２は、光源部１０１からの光を特定の振動方向の直線偏光光に変換する。ポラライザ１０２を透過した光は、照明レンズ１０３に入射する。照明レンズ１０３は、光源部１０１の像を、上記第１実施形態と同様のディスク１０６上に形成する。照明レンズ１０３を透過した光は、偏光ビームスプリッタ１０４に入射する。偏光ビームスプリッタ１０４の光束分割面１０５は、ポラライザ１０２による特定の振動方向の直線偏光光を透過し、特定の振動方向以外の偏光光を反射する。光束分割面１０５を透過した光は、偏光ビームスプリッタ１０４を射出する。偏光ビームスプリッタ１０４を射出した光は、ディスク１０６上に集光する。ディスク１０６のピンホールを通過した光は、１／４波長板１０８に入射する。１／４波長板１０８は、特定の振動方向の直線偏光を円偏光に変換して射出する。１／４波長板１０８を射出した光は、対物レンズ１０９により試料１１０上の位置ｆ２に集光される。ディスク１０６上の位置ｆ１と試料１１０上の位置ｆ２とは共役な関係となっている。
【００３６】
試料１１０で反射した光は、入射した光路を逆行して対物レンズ１０９、１／４波長板１０８を透過する。１／４波長板１０８を２回透過することで、入射時とは９０°位相が変化した直線偏光光となる。１／４波長板１０８を透過した光は、ディスク１０６に入射する。試料１１０の位置ｆ２とディスク１０６上の位置ｆ１とは共役関係にあるため、ディスク１０６上に試料１１０の像が結像される。
【００３７】
ディスク１０６のピンホールを通過した合焦光は、偏光ビームスプリッタ１０４に入射する。偏光ビームスプリッタ１０４に入射した光の振動方向は、光源側から光束分割面１０５へ入射した光の振動方向に対して９０°変化（直交）している。このため、試料１１０からの反射光は、光束分割面１０５で反射される。光束分割面１０５で反射した光は、偏光ビームスプリッタ１０４を射出する。偏光ビームスプリッタ１０４を射出した光は、アナライザ１１２に入射する。アナライザ１１２は、光束分割面１０５を反射した振動方向の偏光成分のみの光を透過させる。アナライザ１１２を透過した光は、リレーレンズ１１３、結像（接眼）レンズ１１４を透過する。観察者は、観察位置１１５において試料像を観察する。
【００３８】
図６は、本実施形態の偏光ビームスプリッタ１０４近傍の構成を示す図である。偏光ビームスプリッタ１０４は、光源部１０１からの光Ｌ１０を面１０４ｅから入射させる点、及び光束分割面１０５を透過した光を試料１１０へ導く点が上記第１実施形態と異なる。その他の上記第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３９】
上記第１実施形態と異なる点を説明する。偏光ビームスプリッタ１０４は、対物レンズ１０９と結像レンズ１１４との間の光路中に配置され、第１の三角プリズム２００ａと第２の三角プリズム２００ｂと光束分割面１０５とを有する。
【００４０】
第１の三角プリズム２００ａは、結像レンズ１１４に対向する第１面１０４ａと、対物レンズ１０９に対向する第２面１０４ｂと、第２の三角プリズム２００ｂと接合される第３面１０４ｃとを有する。第２の三角プリズム２００ｂは、第１の三角プリズム２００ａの第３面１０４ｃと接合される第１面１０４ｄと、光源部１０１と対向する第２面１０４ｅと、光源部１０１と対物レンズ１０９と結像レンズ１１４とのいずれにも対向しない第３面１０４ｆを有する。
【００４１】
光束分割面１０５は、第１の三角プリズム２００ａの第３面１０４ｃと第２の三角プリズム２００ｂの第１面１０４ｄとを接合する部分に設けられ、光源部１０１からの光を透過する。好ましくは、光束分割面１０５は偏光膜を有し、光源部１０１からの光のうち特定の振動方向の偏光光を試料１１０の方向へ透過させる。これにより、光源部１０１からの光を有効に利用することができる。その他の構成は上記第１実施形態と同様である。
【００４２】
本実施形態の偏光ビームスプリッタ１０４がフレア、ゴーストを低減する作用を説明する。光源部１０１からの光Ｌ１０のうち、光束分割面１０５を反射した不要光Ｌ２０は第３面１０４ｆを射出する。第３面１０４ｆを射出した不要光Ｌ２０は、共焦点顕微鏡１００の筐体の内壁２０１に入射する。内壁２０１で反射した不要光Ｌ２０は、第３面１０４ｆから偏光ビームスプリッタ１０４内に入射する。偏光ビームスプリッタ１０４に入射した不要光Ｌ２０のうち、一部の成分は光束分割面１０５を透過する。面１０４ｆと面１０４ａとは平行でないため、不要光Ｌ２０は試料１１０から反射してきた光Ｌ４０に対して所定の角度をなして進行する。このため、第１面１０４ａから射出した不要光Ｌ２０は、観察のための光Ｌ４０の光路外へ進行する。この結果、観察面において、不要光Ｌ２０に起因するフレア、ゴーストを低減できる。
【００４３】
本実施形態によれば、上記第１実施形態の光源部１０１と結像レンズ１１４を含む観察光学系との配置を入れ換えた場合でも、フレア、ゴーストを低減できる。従って、共焦点顕微鏡の設計の自由度が大きくなる。なお、上記第１実施形態及び第３実施形態の共焦点顕微鏡は、Ｎｉｐｋｏｗディスク又は、縞ディスクを用いたものを例に説明した。しかし本発明はこれに限られるものではなく、ディスクを用いない共焦点顕微鏡、及び通常の顕微鏡にも適用できる。さらに、本発明は、上記各実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形例を採ることができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、安価なかつ簡易な構成で、フレア、ゴーストを低減できるビームスプリッタ及びこのビームスプリッタを有する顕微鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る共焦点顕微鏡の概略構成を示す図である。
【図２】上記第１実施形態の偏光ビームスプリッタの概略構成を示す図である。
【図３】上記第１実施形態の偏光ビームスプリッタの変形例の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る偏光ビームスプリッタの概略構成を示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る共焦点顕微鏡の概略構成を示す図である。
【図６】上記第３実施形態の偏光ビームスプリッタの概略構成を示す図である。
【図７】従来の偏光ビームスプリッタの概略構成を示す図である。
【図８】従来の他の偏光ビームスプリッタの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１００共焦点顕微鏡
１０１光源部
１０２ポラライザ
１０３照明レンズ
１０４偏光ビームスプリッタ
１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄ、１０４ｅ、１０４ｆプリズムの各面
１０５光束分割面
１０６ディスク
１０７モータ
１０８１／４波長板
１０９対物レンズ
１１０試料
１１１試料ステージ
１１２アナライザ
１１３リレーレンズ
１１４結像レンズ
１１５観察位置
２００ａ第１の三角プリズム
２００ｂ、３００ｂ、４００ｂ第２の三角プリズム
２０１内壁
６００偏光ビームスプリッタ
６０１ａ、６０１ｂ、６０１ｃ、６０１ｄプリズムの各面
６０３内壁
Ｍ１反射ミラー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a beam splitter for a microscope and a microscope, in particular a confocal microscope.
[0002]
[Prior art]
A conventional microscope, particularly an infinitely corrected microscope, has a beam splitter for reflecting or transmitting light from a light source unit for illuminating the sample in the direction of the sample (see, for example, Patent Document 1). In addition, there is one in which this beam splitter is applied to a confocal microscope (for example, see Patent Document 2).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-127097
[Patent Document 2]
US Pat. No. 5,861,984
[0004]
The beam splitter disclosed in Patent Document 1 has a rhombus-shaped configuration in which two triangular prisms whose cross-sectional shape is an isosceles triangle are joined. With this configuration, flare and ghost caused by light incident on the beam splitter from the outside and light reflected by the inner surface of the beam splitter are prevented. The confocal microscope disclosed in Patent Document 2 includes a polarizing beam splitter having the same shape as the beam splitter described in Patent Document 1.
[0005]
FIG. 7 shows a configuration in the vicinity of the polarizing beam splitter 600 of the confocal microscope disclosed in Patent Document 2. The polarizing beam splitter 600 has a rhombus shape in which two triangular prisms having an isosceles triangle cross section are joined. Light L1 from a light source unit (not shown) enters the first surface 601a. The light L1 incident from the first surface 601a travels in the polarization beam splitter 600 and enters the polarization surface 602. A polarizing film such as a dielectric multilayer film is formed on the polarizing surface 602. The polarizing film reflects polarized light having a specific vibration direction in the incident light L1. The light reflected by the polarization plane 602 is emitted from the second surface 601b. The light L2 emitted from the second surface 601b is applied to the sample via an objective lens (not shown). The light reflected by the sample again enters the second surface 601b via the objective lens. The light incident on the second surface 601b is incident on the polarization surface 602 again. The light reflected from the sample is converted into linearly polarized light whose vibration direction is approximately 90 ° orthogonal to the light L1 from the light source unit by a quarter wavelength plate (not shown). The polarized light L 2 that has passed through the quarter-wave plate passes through the polarization plane 602. The light transmitted through the polarization plane 602 is emitted from the third surface 601c. The light L3 emitted from the third surface 601c passes through an imaging lens (not shown). The observer observes the sample with the light L3 that has passed through the imaging lens.
[0006]
Next, flare and ghost in the polarization beam splitter 600 will be described. First, the angle α formed by the first surface 601a and the optical axis of the incident light L1 is larger than 90 ° by a predetermined angle, for example, 5 °. With this configuration, the light L1 incident on the first surface 601a from the light source side is reflected in the direction outside the optical path. For this reason, the flare and ghost resulting from reflection of the 1st surface 601a can be prevented.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the polarization beam splitter 600 shown in FIG. 7, the fourth surface 601d is transmitted through the polarization plane 602 due to the incomplete polarization of the incident light L1 and the polarization characteristics of the polarization plane 602 out of the light L1 from the light source. The light L4 emitted from is generated. The optical axis of the light L4 is parallel to the optical axis of the light L1 incident on the polarization beam splitter 600. The light L4 emitted from the fourth surface 601d is incident on the inner wall 603 of the housing of the confocal microscope. The light L4 reflected by the inner wall 603 enters the fourth surface 601d. The light L4 incident on the fourth surface 601d travels through the prism 600 and enters the polarization surface 602. Similarly, the light L4 incident on the polarization plane 602 has a component reflected in the direction of the imaging lens (not shown). The light L5 reflected by the polarization plane 602 is emitted from the third surface 601c. The light L5 emitted from the third surface 601c enters the imaging lens. The light L5 does not contribute to the observation of the sample, and may become flare and ghost and degrade the sample image.
[0008]
In order to reduce flare and ghost caused by the light L5 described above, an antireflection material is provided on the inner wall 603, or a reflection mirror M1 for reflecting unnecessary light L4 to the outside of the optical path as shown in FIG. It is conceivable to provide. However, the provision of the antireflection material and the reflection mirror M1 has problems such as a spatial restriction and an increase in manufacturing cost.
[0009]
Further, the polarization beam splitter 600 shown in FIG. 7 is formed by joining two isosceles triangular prisms whose apex angle β is not 90 °. A prism whose apex angle is not 90 ° has a higher manufacturing cost than a prism whose apex angle is 90 °. For this reason, the manufacturing cost of the beam splitter in which two prisms whose apex angles are not 90 ° are joined further increases.
[0010]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a beam splitter capable of reducing flare and ghost with an inexpensive and simple configuration, and a microscope having the beam splitter.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems and achieve the object, according to the present invention, a microscope that irradiates a sample with light from a light source unit through an objective lens and observes the light from the sample through an imaging lens. The beam splitter is disposed in an optical path between the objective lens and the imaging lens, and has a first triangular prism, a second triangular prism, and a light beam splitting surface. The first triangular prism includes a first surface facing the light source unit or the imaging lens, a second surface facing the objective lens, and a third surface joined to the second triangular prism. And the second triangular prism includes a first surface joined to the third surface of the first triangular prism, a second surface facing the imaging lens or the light source unit, and Any of a light source unit, the objective lens, and the imaging lens And the light splitting surface is provided at a portion where the third surface of the first triangular prism and the first surface of the second triangular prism are joined together, A reference surface that reflects or transmits light from the light source unit, is perpendicular to the light beam splitting surface, and is parallel to a surface including the optical axis of the objective lens, and a first surface of the first triangular prism. The length of the line of intersection is the same as the length of the line of intersection between the reference surface and the second surface of the first triangular prism, and the reference surface has the first surface of the first triangular prism and the first surface. The second surface forms an angle larger than 90 ° or an angle smaller than 90 °, the length of the line of intersection between the reference surface and the second surface of the second triangular prism, the reference surface, and the second surface. Unlike the length of the line of intersection with the third surface of the triangular prism of The angle formed between the second surface and the third surface of the triangular prism is the same as the angle formed between the first surface and the second surface of the second triangular prism, and the first triangle With the third surface of the prism and the first surface of the second triangular prism joined, the second surface of the first triangular prism, the second surface of the second triangular prism, Is parallel And the first surface of the first triangular prism and the third surface of the second triangular prism are non-parallel. The beam splitter characterized by the above can be provided. Accordingly, flare and ghost can be reduced with a simple configuration.
[0012]
According to a preferred aspect of the present invention, the light beam splitting surface has a polarizing film, and the light beam splitting surface reflects polarized light in a specific vibration direction from the light source unit toward the sample. Or it is desirable to make it permeate | transmit. Thereby, the light from a light source part can be used effectively.
[0013]
According to a preferred aspect of the present invention, the first surface and the third surface of the second triangular prism form 90 ° on the reference surface, or the second surface of the second triangular prism. It is desirable that the surface and the third surface form 90 ° on the reference surface. Thereby, a beam splitter can be manufactured at low cost.
[0014]
In addition, according to the present invention, the above-described beam splitter for reflecting or transmitting light from the light source unit in the direction of the sample and the light source unit are provided at a position conjugate with the light source unit, and transmit light from the light source unit. A rotating plate having a pattern of a predetermined shape, an objective lens for condensing the light transmitted through the rotating plate at a predetermined position on the sample, and imaging the light reflected by the sample and transmitted again through the rotating plate It is possible to provide a microscope characterized by having an imaging lens. Thereby, flare and ghost are reduced, and the sample image can be observed well.
[0015]
According to a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the rotating plate is a Nipkow disk (hereinafter simply referred to as “disk”) or a striped disk. Thereby, a planar image can be observed over the whole area of the sample having unevenness.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 shows a schematic configuration of a confocal microscope 100 according to the first embodiment. In the present embodiment, the configuration of the polarization beam splitter 104 has a technical feature. A detailed configuration of the polarization beam splitter 104 will be described later. First, the configuration of the entire confocal microscope 100 will be described. The confocal microscope 100 can observe the uneven sample 110 in a planar manner.
[0017]
A light source unit 101 such as a halogen lamp or a mercury lamp emits illumination light. Light from the light source unit 101 enters the polarizer 102. The polarizer 102 converts the light from the light source unit 101 into linearly polarized light having a specific vibration direction. The light transmitted through the polarizer 102 enters the illumination lens 103. The illumination lens 103 forms an image of the light source unit 101 on a disk 106 to be described later. The light transmitted through the illumination lens 103 enters the polarization beam splitter 104. The light beam splitting surface 105 of the polarization beam splitter 104 reflects linearly polarized light in a specific vibration direction by the polarizer 102 and transmits polarized light in a direction other than the specific vibration direction. The light reflected by the light beam splitting surface 105 exits the polarization beam splitter 104. The light emitted from the polarization beam splitter 104 is condensed at a position f1 on the disk 106. The motor 107 rotates the disk 106 around the axis AX. The Nippon disk has a pinhole formed in a spiral shape with the axis AX as a center. The disc may be a striped disc in which a striped transmission pattern is formed on at least a part of the disc instead of the pinhole. The light that has passed through the pinhole of the disk 106 is incident on the quarter-wave plate 108. The quarter-wave plate 108 converts linearly polarized light in a specific vibration direction into circularly polarized light and emits it. The light emitted from the quarter-wave plate 108 is condensed at a predetermined position f2 on the sample 110 by the objective lens 109. The position f1 on the disk 106 and the position f2 on the sample 110 have a conjugate relationship.
[0018]
The sample 110 is placed on the sample stage 111. The sample stage 111 repeats movement (up and down movement) within a predetermined distance along the Z direction shown in the drawing. If the distance between the objective lens 109 and the sample 110 can be moved, the sample stage 111 may be fixed and moved on the objective lens side. The light reflected by the sample 110 travels through the objective lens 109 and the quarter-wave plate 108 along the incident optical path. By passing through the quarter-wave plate 108 twice, linearly polarized light whose phase is changed by 90 ° from that at the time of incidence is obtained. The light transmitted through the quarter-wave plate 108 enters the disk 106. Since the position f2 of the sample 110 and the position f1 on the disk 106 are in a conjugate relationship, an image of the sample 110 is formed on the disk 106.
[0019]
As described above, the disk 106 is formed with, for example, a spiral pinhole. Of the reflected light from the sample 110, the focused light passes through the pinhole of the disk 106. The sample 110 has irregularities in the Z direction. For this reason, even the light reflected from the sample 110 is not focused on the disk 106 as the unfocused light that is not focused on the sample 110. Most of the unfocused light that is not collected on the disk 106 cannot pass through the pinhole.
[0020]
The focused light that has passed through the pinhole is incident on the polarization beam splitter 104. The vibration direction of the light incident on the polarization beam splitter 104 changes (orthogonal) by 90 ° with respect to the vibration direction of the light incident on the light beam splitting surface 105 from the light source side. For this reason, the reflected light from the sample 110 passes through the light beam splitting surface 105. The light transmitted through the light beam splitting surface 105 exits the polarization beam splitter 104. The light emitted from the polarization beam splitter 104 enters the analyzer 112. The analyzer 112 transmits only the polarized light component in the vibration direction that has passed through the light beam splitting surface 105. The light that has passed through the analyzer 112 passes through the relay lens 113 and the imaging (eyepiece) lens 114. Then, the observer observes the sample image at the observation position 115.
[0021]
With the confocal microscope 100 according to the present embodiment, the uneven sample 110 can be observed in a planar manner. The disk 106 is rotated by a motor 107. For this reason, the light from the light source unit 101 scans the entire surface of the sample 110 through a plurality of pinholes spirally formed on the disk 106. As a result, the observer observes the focused image with the sample 110 in a specific position. As a result, the uneven sample 110 can be observed in a planar manner.
[0022]
The number and arrangement position of polarizing elements such as the polarizer 102, the quarter wavelength plate 108, and the analyzer 112 are not limited to the configuration shown in FIG. For example, the analyzer 112 may be omitted, or a depolarizer (depolarization element) may be provided in the optical path between the analyzer 112 and the relay lens 113.
[0023]
Next, the configuration of the polarizing beam splitter 104 that is characteristic in the present embodiment will be described in detail. FIG. 2 shows a configuration in the vicinity of the polarizing beam splitter 104. The polarization beam splitter 104 is disposed in the optical path between the objective lens 109 and the imaging lens 114, and includes a first triangular prism 200a, a second triangular prism 200b, and a light beam splitting surface 105.
[0024]
The first triangular prism 200a includes a first surface 104a facing the light source unit 101, a second surface 104b facing the objective lens 109, and a third surface 104c joined to the second triangular prism 200b. The second triangular prism 200b includes a first surface 104d joined to the third surface 104c of the first triangular prism 200a, a second surface 104e facing the imaging lens 114, a light source unit 101, and an objective lens 109. The third surface 104f does not face any of the imaging lens 114.
[0025]
The beam splitting surface 105 is provided at a portion where the third surface 104c of the first triangular prism 200a and the first surface 104d of the second triangular prism 200b are joined, and reflects light from the light source unit 101. Preferably, the light beam splitting surface 105 has a polarizing film and reflects only polarized light in a specific vibration direction out of the light from the light source unit 101 toward the sample 110. Thereby, the light from the light source unit 101 can be used effectively.
[0026]
A reference plane (a plane parallel to the plane of FIG. 2) perpendicular to the beam splitting plane 105 and parallel to the plane including the optical axis AXob of the objective lens 109 and the first plane 104a of the first triangular prism 200a. The length Xa of the intersection line is the same as the length Xb of the intersection line between the reference surface and the second surface 104b of the first triangular prism 200a. In the reference plane, the first surface 104a and the second surface 104b of the first triangular prism 200a form an angle θ1 larger than 90 °. For example, θ1 = 96 ° can be set. In other words, the first triangular prism 200a has an isosceles triangular cross-sectional shape in which the apex angle θ1 is larger than 90 °.
[0027]
Further, on the reference plane, the first surface 104a and the second surface 104b of the first triangular prism 200a may have an angle θ1 smaller than 90 °. For example, θ1 = 84 ° can be set.
[0028]
Further, the length Xc of the line of intersection between the reference surface and the second surface 104e of the second triangular prism 200b and the length Xd of the line of intersection between the reference surface and the third surface 104f of the second triangular prism 200b are: Different. As described above, the second triangular prism 200b is a prism that is not an isosceles triangle having different intersection lengths Xc and Xd. Therefore, the apex angle θ1 of the first triangular prism 200a and the apex angle θ5 of the second triangular prism 200b are different. Therefore, the first surface 104a of the first triangular prism 200a and the third surface 104f of the second triangular prism 200b are not parallel.
[0029]
In the reference plane, an angle θ2 formed by the first surface 104a and the third surface 104c of the first triangular prism 200a and an angle θ4 formed by the first surface 104d and the second surface 104e of the second triangular prism 200b are Are the same. Since the first triangular prism 200a is an isosceles triangular prism, the angle θ2 = θ3. Therefore, the angle θ2 = θ3 = θ4. Accordingly, the second surface 104b of the first triangular prism 200a and the second triangular prism in a state where the third surface 104c of the first triangular prism 200a and the first surface 104d of the second triangular prism 200b are joined. The second surface 104e of 200b is parallel.
[0030]
As described above, in the polarization beam splitter 104 obtained by joining the first triangular prism 200a and the second triangular prism 200b, the surface 104b and the surface 104e are parallel, and the surface 104a and the surface 104f. And the angle θ1 is larger than 90 ° or smaller than 90 ° (in other words, θ1 is not 90 °).
[0031]
The operation of the polarizing beam splitter 104 configured as described above to reduce flare and ghost will be described. Of the light L10 from the light source unit 101, unnecessary light L20 that has passed through the light beam splitting surface 105 exits the third surface 104f. The unnecessary light L20 emitted from the third surface 104f enters the inner wall 201 of the housing of the confocal microscope 100. The first surface 104a of the first triangular prism 200a and the third surface 104f of the second triangular prism 200b are not parallel. Due to the light refraction action, the optical axis of the unnecessary light L20 emitted from the third surface 104f of the second triangular prism 200b is inclined with respect to the optical axis of the light L10 from the light source unit. Unnecessary light L20 reflected by the inner wall 201 enters the polarization beam splitter 104 from the third surface 104f. A part of the unnecessary light L <b> 20 incident on the polarization beam splitter 104 is reflected by the light beam splitting surface 105. At this time, the unnecessary light L20 travels at a predetermined angle with respect to the light L30 reflected from the sample 110. For this reason, the unnecessary light L20 emitted from the second surface 104e travels outside the optical path of the light L40 for observation. As a result, flare and ghost attributed to unnecessary light L20 can be reduced on the observation surface.
[0032]
The angle θ5 formed between the second surface 104e of the second triangular prism 200b and the third surface 104f of the second triangular prism 200b is 90 ° on the reference surface. In other words, the second triangular prism 200b is a right-angle prism. A right-angle prism can be manufactured at a lower cost than an isosceles triangle prism whose apex angle is not a right angle. Thereby, the polarizing beam splitter 104 of this embodiment can be manufactured at a lower cost than a conventional beam splitter in which two isosceles triangles are joined.
[0033]
(Modification of the polarization beam splitter of the first embodiment)
FIG. 3 shows a schematic configuration of a modification of the polarizing beam splitter of the first embodiment. This modification differs from the first embodiment in that the apex angle θ5 of the second triangular prism 300b is not 90 °. Since the other configuration is the same as the configuration shown in the first embodiment, the same reference numerals are given to the same parts. In this modification, if the apex angle θ1 of the first triangular prism 200a and the apex angle θ5 of the second triangular prism 300b are different, the apex angle θ5 is any size. But it ’s okay.
[0034]
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a polarizing beam splitter 400 according to the second embodiment of the present invention. The present embodiment is characterized in that the first surface 104d and the third surface 104f of the second triangular prism 400b form θ6 = 90 ° on the reference surface. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In the present embodiment, the unnecessary light L20 can be largely removed out of the optical path. For this reason, flare and ghost can be reduced more reliably. Further, by using the right triangular prism as the second triangular prism 400b, it can be manufactured at a lower cost than a conventional beam splitter in which two isosceles triangles are joined.
[0035]
(Third embodiment)
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a confocal microscope 500 according to the third embodiment of the present invention. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. A light source unit 101 such as a halogen lamp or a mercury lamp emits illumination light. Light from the light source unit 101 enters the polarizer 102. The polarizer 102 converts the light from the light source unit 101 into linearly polarized light having a specific vibration direction. The light transmitted through the polarizer 102 enters the illumination lens 103. The illumination lens 103 forms an image of the light source unit 101 on the disk 106 as in the first embodiment. The light transmitted through the illumination lens 103 enters the polarization beam splitter 104. The light beam splitting surface 105 of the polarization beam splitter 104 transmits linearly polarized light in a specific vibration direction by the polarizer 102 and reflects polarized light in a direction other than the specific vibration direction. The light transmitted through the light beam splitting surface 105 exits the polarization beam splitter 104. The light emitted from the polarization beam splitter 104 is collected on the disk 106. The light that has passed through the pinhole of the disk 106 is incident on the quarter-wave plate 108. The quarter-wave plate 108 converts linearly polarized light in a specific vibration direction into circularly polarized light and emits it. The light emitted from the quarter-wave plate 108 is condensed at a position f2 on the sample 110 by the objective lens 109. The position f1 on the disk 106 and the position f2 on the sample 110 have a conjugate relationship.
[0036]
The light reflected by the sample 110 travels through the objective lens 109 and the quarter-wave plate 108 along the incident optical path. By passing through the quarter-wave plate 108 twice, linearly polarized light whose phase is changed by 90 ° from that at the time of incidence is obtained. The light transmitted through the quarter-wave plate 108 enters the disk 106. Since the position f2 of the sample 110 and the position f1 on the disk 106 are in a conjugate relationship, an image of the sample 110 is formed on the disk 106.
[0037]
The focused light that has passed through the pinhole of the disk 106 enters the polarization beam splitter 104. The vibration direction of the light incident on the polarization beam splitter 104 changes (orthogonal) by 90 ° with respect to the vibration direction of the light incident on the light beam splitting surface 105 from the light source side. For this reason, the reflected light from the sample 110 is reflected by the light beam splitting surface 105. The light reflected by the light beam splitting surface 105 exits the polarization beam splitter 104. The light emitted from the polarization beam splitter 104 enters the analyzer 112. The analyzer 112 transmits only the polarization component of the vibration direction reflected from the light beam splitting surface 105. The light that has passed through the analyzer 112 passes through the relay lens 113 and the imaging (eyepiece) lens 114. The observer observes the sample image at the observation position 115.
[0038]
FIG. 6 is a diagram showing a configuration in the vicinity of the polarization beam splitter 104 of the present embodiment. The polarizing beam splitter 104 is different from the first embodiment in that the light L10 from the light source unit 101 is incident from the surface 104e and that the light transmitted through the light beam splitting surface 105 is guided to the sample 110. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[0039]
Differences from the first embodiment will be described. The polarization beam splitter 104 is disposed in the optical path between the objective lens 109 and the imaging lens 114, and includes a first triangular prism 200a, a second triangular prism 200b, and a light beam splitting surface 105.
[0040]
The first triangular prism 200a has a first surface 104a that faces the imaging lens 114, a second surface 104b that faces the objective lens 109, and a third surface 104c that is joined to the second triangular prism 200b. . The second triangular prism 200b is connected to the first surface 104d joined to the third surface 104c of the first triangular prism 200a, the second surface 104e facing the light source unit 101, the light source unit 101, and the objective lens 109. The third surface 104f is not opposed to any of the image lens 114.
[0041]
The beam splitting surface 105 is provided at a portion where the third surface 104c of the first triangular prism 200a and the first surface 104d of the second triangular prism 200b are joined, and transmits light from the light source unit 101. Preferably, the light beam splitting surface 105 has a polarizing film, and transmits polarized light in a specific vibration direction out of the light from the light source unit 101 in the direction of the sample 110. Thereby, the light from the light source unit 101 can be used effectively. Other configurations are the same as those in the first embodiment.
[0042]
The operation of the polarization beam splitter 104 of this embodiment to reduce flare and ghost will be described. Of the light L10 from the light source unit 101, the unnecessary light L20 reflected by the light beam splitting surface 105 is emitted from the third surface 104f. The unnecessary light L20 emitted from the third surface 104f enters the inner wall 201 of the housing of the confocal microscope 100. Unnecessary light L20 reflected by the inner wall 201 enters the polarization beam splitter 104 from the third surface 104f. Some components of the unnecessary light L20 incident on the polarization beam splitter 104 are transmitted through the light beam splitting surface 105. Since the surface 104f and the surface 104a are not parallel, the unnecessary light L20 travels at a predetermined angle with respect to the light L40 reflected from the sample 110. For this reason, the unnecessary light L20 emitted from the first surface 104a travels outside the optical path of the light L40 for observation. As a result, flare and ghost attributed to unnecessary light L20 can be reduced on the observation surface.
[0043]
According to the present embodiment, flare and ghost can be reduced even when the arrangement of the light source unit 101 of the first embodiment and the observation optical system including the imaging lens 114 are interchanged. Therefore, the degree of freedom in designing the confocal microscope is increased. In addition, the confocal microscope of the said 1st Embodiment and 3rd Embodiment demonstrated as an example what used the Nipkou disk or the stripe disk. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to a confocal microscope that does not use a disk and a normal microscope. Furthermore, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a beam splitter capable of reducing flare and ghost with an inexpensive and simple configuration, and a microscope having the beam splitter.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a confocal microscope according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the polarizing beam splitter of the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a modification of the polarization beam splitter of the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a polarization beam splitter according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a confocal microscope according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a polarizing beam splitter according to the third embodiment.
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional polarizing beam splitter.
FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of another conventional polarizing beam splitter.
[Explanation of symbols]
100 Confocal microscope
101 Light source
102 Polarizer
103 Illumination lens
104 Polarizing beam splitter
104a, 104b, 104c, 104d, 104e, 104f Each surface of the prism
105 Beam splitting surface
106 discs
107 motor
108 1/4 wave plate
109 Objective lens
110 samples
111 Sample stage
112 analyzer
113 Relay lens
114 Imaging lens
115 Observation position
200a First triangular prism
200b, 300b, 400b Second triangular prism
201 inner wall
600 Polarizing beam splitter
601a, 601b, 601c, 601d Each surface of the prism
603 inner wall
M1 reflection mirror

Claims

A beam splitter for a microscope that irradiates a sample with light from a light source unit via an objective lens and observes the light from the sample through an imaging lens,
The beam splitter is disposed in an optical path between the objective lens and the imaging lens, and includes a first triangular prism, a second triangular prism, and a light beam splitting surface.
The first triangular prism includes a first surface facing the light source unit or the imaging lens, a second surface facing the objective lens, and a third surface joined to the second triangular prism. Have
The second triangular prism includes a first surface joined to the third surface of the first triangular prism, a second surface facing the imaging lens or the light source unit, the light source unit, and the objective. A third surface that does not face either the lens or the imaging lens;
The light beam splitting surface is provided at a portion that joins the third surface of the first triangular prism and the first surface of the second triangular prism, and reflects or transmits light from the light source unit,
The length of the line of intersection between the reference plane perpendicular to the beam splitting plane and parallel to the plane including the optical axis of the objective lens and the first surface of the first triangular prism, the reference plane and the first The length of the line of intersection with the second surface of one triangular prism is the same,
In the reference plane, the first surface and the second surface of the first triangular prism form an angle larger than 90 ° or an angle smaller than 90 °,
The length of the line of intersection between the reference surface and the second surface of the second triangular prism is different from the length of the line of intersection between the reference surface and the third surface of the second triangular prism,
In the reference plane, an angle formed between the second surface and the third surface of the first triangular prism is the same as an angle formed between the first surface and the second surface of the second triangular prism. In the state where the third surface of the first triangular prism and the first surface of the second triangular prism are joined, the second surface of the first triangular prism and the second surface Ri parallel der and the second surface of the triangular prism, and wherein the first of the third surface of the first surface and the second triangular prism triangular prism beam, characterized in nonparallel der Rukoto Splitter.

The light beam splitting surface has a polarizing film,
2. The beam splitter according to claim 1, wherein the light beam splitting surface reflects or transmits polarized light in a specific vibration direction out of light from the light source unit toward the sample.

The first surface and the third surface of the second triangular prism form 90 ° on the reference surface, or the second surface and the third surface of the second triangular prism form the reference surface. The beam splitter according to claim 1, wherein the beam splitter forms 90 °.

The beam splitter according to any one of claims 1 to 3, for reflecting or transmitting light from the light source unit toward the sample,
A rotating plate provided at a position conjugate with the light source unit and having a pattern with a predetermined shape that transmits light from the light source unit;
An objective lens for condensing the light transmitted through the rotating plate at a predetermined position on the sample;
An imaging lens for imaging light reflected by the sample and transmitted again through the rotating plate;
A microscope characterized by comprising:

The microscope according to claim 4, wherein the rotating plate is a Nipkow disk or a stripe disk.