JP5526979B2

JP5526979B2 - Confocal light scanner

Info

Publication number: JP5526979B2
Application number: JP2010100753A
Authority: JP
Inventors: 広之山宮
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2010-04-26
Filing date: 2010-04-26
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2030-04-26
Also published as: JP2011232431A

Description

本発明は、共焦点光スキャナに関し、更に詳しくは、複数の対物レンズに対して最適な共焦点像を得る共焦点光スキャナに関する。 The present invention relates to a confocal optical scanner, and more particularly to a confocal optical scanner that obtains an optimal confocal image for a plurality of objective lenses.

従来の共焦点光スキャナの構成を、図面を用いて説明する。図４は従来の共焦点光スキャナの例を示した構成図である。共焦点光スキャナは、主として光源１と、スキャナユニット２と、顕微鏡部３と、光検出部４とから構成され、試料５に光を照射して観察する。 A configuration of a conventional confocal optical scanner will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a block diagram showing an example of a conventional confocal optical scanner. The confocal optical scanner is mainly composed of a light source 1, a scanner unit 2, a microscope unit 3, and a light detection unit 4, and irradiates the sample 5 with light and observes it.

図４において、光源１は、レーザ光が光ファイバの端面等から出力される微細な点光源等である。
スキャナユニット２のコリメートレンズ２１は、光源１の光軸上に配置され、光源１からの光をコリメートして出力する。
マイクロレンズディスク２２は、図５に示すように、微小なレンズであるマイクロレンズ２２１が、螺旋状に配置されたニポウ（Ｎｉｐｋｏｗ）ディスク等で、コリメートレンズ２１からの光を集光する。 In FIG. 4, a light source 1 is a fine point light source or the like in which laser light is output from an end face of an optical fiber.
The collimating lens 21 of the scanner unit 2 is disposed on the optical axis of the light source 1 and collimates and outputs the light from the light source 1.
As shown in FIG. 5, the microlens disk 22 is a microlens 221, which is a minute lens, and is a spirally arranged Nipkow disk or the like, and condenses the light from the collimating lens 21.

ピンホ−ルディスク２３は、マイクロレンズディスク２２のマイクロレンズ２２１と同一パターンの螺旋状に配置されたピンホール２３１を有し、このピンホール２３１がマイクロレンズ２２１によって集光された光の焦点に位置するよう、ドラム２４によってマイクロレンズディスク２２と連結されている。
マイクロレンズディスク２２とピンホ−ルディスク２３は、一体となりモータ２５により回転する。 The pinhole disk 23 has a pinhole 231 arranged in a spiral pattern having the same pattern as the microlens 221 of the microlens disk 22, and the pinhole 231 is positioned at the focal point of the light condensed by the microlens 221. Thus, the drum 24 is connected to the microlens disk 22.
The microlens disk 22 and the pinhole disk 23 are integrally rotated by a motor 25.

ダイクロイックミラー２６は、マイクロレンズディスク２２とピンホ−ルディスク２３の間に、図示しない支持機構により空間に保持してある。ダイクロイックミラー２６は、光源１からの波長光は透過し、光源１からの波長光によって試料５が発する蛍光波長光は反射する。 The dichroic mirror 26 is held in space between the microlens disk 22 and the pinhole disk 23 by a support mechanism (not shown). The dichroic mirror 26 transmits the wavelength light from the light source 1 and reflects the fluorescent wavelength light emitted from the sample 5 by the wavelength light from the light source 1.

ピンホ−ル２３１を通過した光は、チューブレンズ３１と対物レンズ３２を有する顕微鏡部３に入力する。
チューブレンズ３１は、ピンホール２３１を通過した光を入力し、光軸に対するピンホール２３１の位置に応じた傾きを有する平行光を出力する。図４には、光軸中心に位置するピンホール２３１からの光路を実線で示し、光軸からずれたピンホール２３１からの光路の例を破線で示している。
対物レンズ３２は、チューブレンズ３１が出力した光を入力し、試料５上に焦点を結ぶ。この入力光によって励起された試料５は蛍光を発する。この蛍光は入力光と同一の光路を戻り、再び対物レンズ３２、チューブレンズ３１を経由し、入力光が通過したものと同じピンホール２３１を通過する。 The light that has passed through the pinhole 231 is input to the microscope unit 3 having the tube lens 31 and the objective lens 32.
The tube lens 31 inputs light that has passed through the pinhole 231 and outputs parallel light having an inclination corresponding to the position of the pinhole 231 with respect to the optical axis. In FIG. 4, the optical path from the pinhole 231 located at the center of the optical axis is indicated by a solid line, and an example of the optical path from the pinhole 231 that is shifted from the optical axis is indicated by a broken line.
The objective lens 32 receives the light output from the tube lens 31 and focuses on the sample 5. The sample 5 excited by this input light emits fluorescence. This fluorescence returns on the same optical path as the input light, passes through the objective lens 32 and the tube lens 31 again, and passes through the same pinhole 231 as the input light has passed.

ピンホール２３１を通過した戻り光は、ダイクロイックミラー２６によって反射される。
ダイクロイックミラー２６からの反射光は、集光レンズ２６により集光され、特定の波長光を通すフィルタ２７を経由して、撮像素子を備えたカメラ等である光検出部４に入力する。 The return light that has passed through the pinhole 231 is reflected by the dichroic mirror 26.
The reflected light from the dichroic mirror 26 is collected by the condenser lens 26 and is input to the light detection unit 4 that is a camera or the like equipped with an image sensor via a filter 27 that passes light of a specific wavelength.

このような従来の共焦点光スキャナの動作を、図面を用いて詳細に説明する。
光源１からの光は、コリメートレンズ２１によって平行光へと変換される。この光はマイクロレンズ２２１により集光されて出力される。ダイクロイックミラー２６はこの光を透過し、ピンホ−ルディスク２３の各々のピンホール２３１上で焦点を結ぶ。
ピンホール２３１を通過した光は、チューブレンズ３１によって、通過したピンホール２３１の位置に対応する傾きを有する平行光に変換される。対物レンズ３２は平行光を入力すると、その傾きに応じて焦点面に焦点を結像する。 The operation of such a conventional confocal optical scanner will be described in detail with reference to the drawings.
Light from the light source 1 is converted into parallel light by the collimating lens 21. This light is collected by the microlens 221 and output. The dichroic mirror 26 transmits this light and focuses on each pinhole 231 of the pinhole disk 23.
The light passing through the pinhole 231 is converted into parallel light having an inclination corresponding to the position of the passed pinhole 231 by the tube lens 31. When the objective lens 32 receives parallel light, it forms a focal point on the focal plane in accordance with the inclination.

焦点面上の試料５は蛍光を発し、戻り光として入力光と同一の光路を戻り、再び対物レンズ３２、チューブレンズ３１を経由し、入力光が通過したものと同じピンホール２３１を通過する。ピンホール２３１を通過した戻り光はダイクロイックミラー２６によって反射され、集光レンズ２６により集光され、特定の波長光を通すフィルタ２７を経由して、光検出部４で結像する。 The sample 5 on the focal plane emits fluorescence, returns as the return light through the same optical path as the input light, passes through the objective lens 32 and the tube lens 31 again, and passes through the same pinhole 231 as the input light has passed. The return light that has passed through the pinhole 231 is reflected by the dichroic mirror 26, collected by the condenser lens 26, and imaged by the light detection unit 4 via the filter 27 that passes light of a specific wavelength.

ここでマイクロレンズディスク２２とピンホ−ルディスク２３を一体的に回転させると、ピンホール２３１を通過したそれぞれの光が、対応するそれぞれの焦点面を走査する。それぞれの焦点面からの戻り光は、再びピンホール２３１を通過した後に、ダイクロイックミラー２６で反射され、集光レンズ２６とフィルタ２７を経由して光検出部の撮像素子上を走査するので、走査された焦点面の情報が光検出部４に投影されて試料の観察が可能となる。 Here, when the microlens disk 22 and the pinhole disk 23 are integrally rotated, the respective lights that have passed through the pinholes 231 scan the corresponding focal planes. Since the return light from each focal plane again passes through the pinhole 231, is reflected by the dichroic mirror 26, and scans on the image sensor of the light detection unit via the condenser lens 26 and the filter 27. The information on the focal plane thus projected is projected onto the light detection unit 4 so that the sample can be observed.

このとき、焦点面からの戻り光以外の光（迷光）は、ピンホール２３１によって遮断され、光検出部４にほとんど到達しない（ピンホール効果）。このピンホール効果によって、光検出部４は焦点面からの戻り光のみの、いわゆる共焦点画像を撮影することになる。 At this time, light (stray light) other than the return light from the focal plane is blocked by the pinhole 231 and hardly reaches the light detection unit 4 (pinhole effect). Due to this pinhole effect, the light detection unit 4 captures a so-called confocal image of only the return light from the focal plane.

特許文献１には、マイクロレンズディスクとピンホールディスクを一体的に回転させることにより、試料に光を照射してその戻り光を観察する共焦点光スキャナの構成が詳細に記載されている。 Patent Document 1 describes in detail the configuration of a confocal optical scanner that irradiates a sample with light and observes its return light by rotating a microlens disk and a pinhole disk integrally.

特開平５−６０９８０号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-60980

このような共焦点光スキャナにおいて複数の異なる倍率の対物レンズを用いる場合、迷光を遮断するために、対物レンズの焦点径に応じた最適なピンホール径が選択できることが好ましい。しかしながらマイクロレンズディスクとピンホールディスクを一体的に回転している構造上、対物レンズの焦点径に応じてピンホール径を変えることは困難であるという課題があった。 When a plurality of objective lenses having different magnifications are used in such a confocal light scanner, it is preferable that an optimal pinhole diameter can be selected in accordance with the focal diameter of the objective lens in order to block stray light. However, due to the structure in which the microlens disk and the pinhole disk are integrally rotated, there is a problem that it is difficult to change the pinhole diameter according to the focal diameter of the objective lens.

そこで本発明の目的は、ピンホールディスクの厚み方向に応じて開口径が異なるピンホールを設けることで、ピンホールディスクを交換することなく、複数の対物レンズに対して最適なピンホール効果を得ることにより、最適な共焦点像を得る共焦点光スキャナを実現することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a pinhole having a different opening diameter depending on the thickness direction of the pinhole disk, thereby obtaining an optimal pinhole effect for a plurality of objective lenses without exchanging the pinhole disk. Thus, it is to realize a confocal optical scanner that obtains an optimal confocal image.

このような課題を解決するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
複数のマイクロレンズが設けられたマイクロレンズディスクと複数のピンホールが設けられピンホールディスクを回転させ、前記ピンホールを通過した光を対物レンズを介して試料に照射する共焦点光スキャナにおいて、
前記対物レンズとして、倍率が互いに異なる複数の対物レンズを選択的に使用可能とされ、
前記ピンホールは、倍率が互いに異なる複数の前記対物レンズに対して共通に使用され、
前記ピンホールは、前記ピンホールディスクの厚み方向に応じて開口径が異なることを特徴とする。
In order to solve such a problem, the invention according to claim 1 of the present invention,
In a confocal light scanner that rotates a pinhole disk provided with a plurality of microlenses and a plurality of pinholes, and irradiates a sample with light passing through the pinholes via an objective lens.
A plurality of objective lenses having different magnifications can be selectively used as the objective lens,
The pinhole is commonly used for a plurality of objective lenses having different magnifications,
The pinhole has a different opening diameter depending on a thickness direction of the pinhole disk.

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明であって、
前記ピンホールの開口径は、前記ピンホールディスク厚み方向中央部においては高倍率の前記対物レンズを使用した際の前記試料からの戻り光の焦点径とほぼ合致し、前記ピンホールディスク上下面付近においては低倍率の前記対物レンズを使用した際の前記試料からの戻り光の光路径とほぼ合致することを特徴とする。 Invention of Claim 2 is invention of Claim 1, Comprising:
The opening diameter of the pinhole is substantially the same as the focal diameter of the return light from the sample when using the high-magnification objective lens in the central portion of the pinhole disk thickness direction, and near the upper and lower surfaces of the pinhole disk Is characterized in that it substantially matches the optical path diameter of the return light from the sample when the objective lens having a low magnification is used.

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明であって、
前記ピンホールは、前記ピンホールディスク厚み方向中央部から上下面付近にかけて、開口径が連続的に広がるように形成されることを特徴とする。 Invention of Claim 3 is invention of Claim 1 or 2, Comprising:
The pinhole is formed such that an opening diameter continuously spreads from a central portion in the thickness direction of the pinhole disk to the vicinity of the upper and lower surfaces.

請求項４記載の発明は、請求項１〜３記載の発明であって、
前記ピンホールは、前記ピンホールディスク厚み方向中央部から上下面付近にかけて、開口径が末広がりなテーパ状に形成されることを特徴とする。 Invention of Claim 4 is invention of Claims 1-3, Comprising:
The pinhole is formed in a taper shape having an opening diameter that widens from the center in the thickness direction of the pinhole disk to the vicinity of the upper and lower surfaces.

請求項５記載の発明は、請求項１または２記載の発明であって、
前記ピンホールは、前記ピンホールディスク厚み方向中央部から上下面付近にかけて、開口径が階段状に広がるように形成されることを特徴とする。 Invention of Claim 5 is invention of Claim 1 or 2, Comprising:
The pinhole is formed such that the opening diameter is spread in a stepped manner from the central portion in the thickness direction of the pinhole disk to the vicinity of the upper and lower surfaces.

請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明であって、
前記ピンホールディスクは、光を透過するディスクに所定形状の薄膜が蒸着されて形成されることを特徴とする。
Invention of Claim 6 is invention of Claim 5, Comprising:
The pinhole disk is formed by depositing a thin film having a predetermined shape on a disk that transmits light .

請求項７記載の発明は、請求項１〜６記載の発明であって、
前記ピンホールディスクは、前記複数のピンホールが螺旋状に配置されるニポウディスクであることを特徴とする。 Invention of Claim 7 is invention of Claims 1-6, Comprising:
The pinhole disk is a nipou disk in which the plurality of pinholes are spirally arranged.

請求項８記載の発明は、請求項１〜７記載の発明であって、
前記ピンホールディスクと前記対物レンズの間に配置され、前記照射光の光軸近傍の光を遮蔽する輪帯アパーチャーを有することを特徴とする請求項１〜７記載の共焦点光スキャナ。 Invention of Claim 8 is invention of Claims 1-7, Comprising:
The confocal optical scanner according to claim 1, further comprising an annular aperture that is disposed between the pinhole disk and the objective lens and shields light in the vicinity of an optical axis of the irradiation light.

請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明であって、
前記輪帯アパーチャーは、前記対物レンズの瞳位置に配置されることを特徴とする。 Invention of Claim 9 is invention of Claim 8, Comprising:
The annular zone aperture is arranged at a pupil position of the objective lens.

請求項１０記載の発明は、請求項８または９記載の発明であって、
前記輪帯アパーチャーは挿脱可能であることを特徴とする。 Invention of Claim 10 is invention of Claim 8 or 9, Comprising:
The annular aperture is detachable.

本発明によれば、複数のマイクロレンズが設けられたマイクロレンズディスクと複数のピンホールが設けられピンホールディスクを回転させ、ピンホールを通過した光を対物レンズを介して試料に照射する共焦点光スキャナにおいて、ピンホールの開口径が、ピンホールディスク厚み方向中央部においては高倍率の対物レンズを使用した際の試料からの戻り光の焦点径とほぼ合致し、ピンホールディスク上下面付近においては低倍率の対物レンズを使用した際の試料からの戻り光の光路径とほぼ合致し、また、低倍率の対物レンズを使用する際には輪帯アパーチャーが対物レンズの瞳位置に配置されるので、ピンホールディスクを交換することなく、複数の対物レンズに対して最適なピンホール効果得られ、最適な共焦点像を得る共焦点光スキャナを実現することができる。 According to the present invention, a confocal lens in which a microlens disk provided with a plurality of microlenses and a plurality of pinholes are provided, the pinhole disk is rotated, and light passing through the pinholes is irradiated onto the sample via the objective lens. In the optical scanner, the pinhole aperture diameter is almost the same as the focal diameter of the return light from the sample when a high-magnification objective lens is used in the center of the pinhole disk thickness direction. Almost matches the optical path diameter of the return light from the sample when using a low-magnification objective lens, and when using a low-magnification objective lens, the annular aperture is located at the pupil position of the objective lens Therefore, without changing the pinhole disk, the optimal pinhole effect can be obtained for multiple objective lenses, and the confocal light beam that obtains the optimal confocal image can be obtained. It is possible to realize a turbocharger Na.

本発明の一実施例の構成図である。It is a block diagram of one Example of this invention. 図１に示す装置のピンホールの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the pinhole of the apparatus shown in FIG. 図１に示す装置のピンホールのその他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of the pinhole of the apparatus shown in FIG. 従来の共焦点光スキャナの例を示した構成図である。It is the block diagram which showed the example of the conventional confocal optical scanner. 図４に示す装置の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the apparatus shown in FIG.

以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例を示した構成図である。ここで、図４と同一のものは、同一符号を付して説明を省略する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. Here, the same components as those in FIG.

図１において、スキャナユニット６のピンホールディスク６１は、マイクロレンズディスク２２のマイクロレンズ２２１と同一パターンの螺旋状に配置されたピンホール６１１を有し、このピンホール６１１がマイクロレンズ２２１によって集光された光の焦点に位置するよう、ドラム２４によってマイクロレンズディスク２２と連結されている。 In FIG. 1, the pinhole disk 61 of the scanner unit 6 has a pinhole 611 arranged in a spiral shape in the same pattern as the microlens 221 of the microlens disk 22, and this pinhole 611 is condensed by the microlens 221. The drum 24 is connected to the microlens disk 22 so as to be positioned at the focal point of the emitted light.

ピンホール６１１は、図２（ａ）に示すように、ピンホールディスク６１の厚み方向に応じて異なる開口径を有する。この開口径は、ピンホールディスク６１厚み方向中央部においては図２(ｂ)に示すように高倍率の対物レンズ３２を使用した際の試料５からの戻り光Ｌ１の焦点径にほぼ合致する開口径６１１ａとなり、ピンホールディスク６１上下面付近においては図２(ｃ)に示すように低倍率の対物レンズ３２を使用した際の試料５からの戻り光Ｌ２の光路径とほぼ合致する開口径６１１ｂとなる。 The pinhole 611 has different opening diameters depending on the thickness direction of the pinhole disk 61 as shown in FIG. This opening diameter is an opening that substantially matches the focal diameter of the return light L1 from the sample 5 when the high-magnification objective lens 32 is used as shown in FIG. In the vicinity of the upper and lower surfaces of the pinhole disk 61, as shown in FIG. 2C, the aperture diameter 611b substantially coincides with the optical path diameter of the return light L2 from the sample 5 when the low-magnification objective lens 32 is used. It becomes.

このようなピンホールディスク６１は、例えば、光を透過するディスクに、ピンホール径６１１(ａ)、６１１（ｂ）を有する薄膜を蒸着させて作成することができる。 Such a pinhole disk 61 can be produced, for example, by vapor-depositing a thin film having pinhole diameters 611 (a) and 611 (b) on a disk that transmits light.

顕微鏡部７の輪帯アパーチャー７１は、チューブレンズ３１から対物レンズ３２に至る光路上かつ対物レンズ３２の瞳位置に、図示しない支持機構により、挿脱可能に配置される。 The annular aperture 71 of the microscope unit 7 is detachably disposed on the optical path from the tube lens 31 to the objective lens 32 and at the pupil position of the objective lens 32 by a support mechanism (not shown).

このような共焦点スキャナの動作を、詳細に説明する。
光源１からの光は、コリメートレンズ２１、マイクロレンズ２２１、ダイクロイックミラー２６を経由し、ピンホールディスク６１のピンホール６１１で焦点を結ぶ。ここでの光の焦点径は、ピンホールディスク６１の厚み方向中央部の開口径６１１ａとほぼ合致する。
ピンホール６１１を通過した光は、チューブレンズ３１によって、通過したピンホール６１１の位置に対応する傾きを有する平行光に変換される。
輪帯アパーチャー７１はチューブレンズ３１が出力する平行光の光軸近傍の光を遮蔽して対物レンズ３２に出力する。 The operation of such a confocal scanner will be described in detail.
The light from the light source 1 passes through the collimating lens 21, the microlens 221, and the dichroic mirror 26 and is focused on the pinhole 611 of the pinhole disk 61. Here, the focal diameter of the light substantially coincides with the opening diameter 611a at the center of the pinhole disk 61 in the thickness direction.
The light that has passed through the pinhole 611 is converted into parallel light having an inclination corresponding to the position of the pinhole 611 that has passed by the tube lens 31.
The annular aperture 71 blocks the light in the vicinity of the optical axis of the parallel light output from the tube lens 31 and outputs it to the objective lens 32.

対物レンズ３２は平行光を入力すると、その傾きに応じて焦点面に焦点を結像する。
焦点面上の試料５は蛍光を発し、この蛍光が戻り光として再び対物レンズ３２を経由して、入力光と同じ光路を逆向きに通過するが、その際に輪帯アパーチャー７１は光軸近傍の光を遮蔽する。
この光軸近傍が遮蔽された光は、再度ピンホール６１１を通過し、ダイクロイックミラー２６によって反射され、集光レンズ２７、フィルタ２８を介して光検出部４に入力される。 When the objective lens 32 receives parallel light, it forms a focal point on the focal plane in accordance with the inclination.
The sample 5 on the focal plane emits fluorescence, and this fluorescence again passes through the objective lens 32 as return light and passes through the same optical path as the input light in the opposite direction. At that time, the annular aperture 71 is in the vicinity of the optical axis. Shield the light.
The light that is shielded near the optical axis passes through the pinhole 611 again, is reflected by the dichroic mirror 26, and is input to the light detection unit 4 through the condenser lens 27 and the filter 28.

ここで、ピンホール６１１および輪帯アパーチャー７１の作用について説明する。
高倍率の対物レンズ３２を用いるときには、輪帯アパーチャー７１は光路から取り除かれている。この場合には従来の共焦点スキャナと同様の光学系となり、試料５からの蛍光はピンホール６１１で再び焦点を結ぶ。ピンホールディスク６１の厚み方向中央部の開口径６１１ａは高倍率の対物レンズ３２からの戻り光Ｌ１の焦点径にほぼ合致する大きさとなっているので、最適な共焦点像を得ることができる。 Here, functions of the pinhole 611 and the annular aperture 71 will be described.
When the high-magnification objective lens 32 is used, the annular aperture 71 is removed from the optical path. In this case, the optical system is the same as that of a conventional confocal scanner, and the fluorescence from the sample 5 is focused again through the pinhole 611. Since the opening diameter 611a at the central portion in the thickness direction of the pinhole disk 61 has a size that substantially matches the focal diameter of the return light L1 from the high-magnification objective lens 32, an optimal confocal image can be obtained.

一方、低倍率の対物レンズ３２を用いるときには、戻り光Ｌ２の焦点径はピンホールディスク６１の厚み方向中央部の開口径６１１ａより小さくなるが、ピンホールディスク６１の上下面付近の光路径は開口径６１１ｂとほぼ合致するので。共焦点となる。
さらに、低倍率の対物レンズ３２を用いるときには輪帯アパーチャー７１が光路に挿入され、ピンホール６１１を通過する戻り光の光軸近傍の光が遮光される。
図２（ｃ）には架空のアパーチャー６２が、図１に示す輪帯アパーチャー７１と光学的に等価である位置に示されているが、この図のように戻り光の光軸近傍の光が遮光されて矢印で示す光軸近傍以外の光のみが通過することになり、共焦点となる光以外のノイズ光が大幅に遮蔽される。
その他、輪帯アパーチャー７１を配置することにより、試料５上の焦点を通常の光学顕微鏡よりも小さくできることも知られており、通常の共焦点顕微鏡よりも高い水平分解能も期待できる。 On the other hand, when the low-magnification objective lens 32 is used, the focal point diameter of the return light L2 is smaller than the opening diameter 611a at the center in the thickness direction of the pinhole disk 61, but the optical path diameter near the upper and lower surfaces of the pinhole disk 61 is open. Because it almost matches the aperture 611b. Confocal.
Further, when the low-magnification objective lens 32 is used, the annular aperture 71 is inserted into the optical path, and the light in the vicinity of the optical axis of the return light passing through the pinhole 611 is shielded.
In FIG. 2C, the imaginary aperture 62 is shown at a position that is optically equivalent to the annular aperture 71 shown in FIG. 1, but the light in the vicinity of the optical axis of the return light is shown in this figure. Only light other than the vicinity of the optical axis indicated by the arrow is blocked, and noise light other than the confocal light is largely shielded.
In addition, it is also known that by arranging the annular aperture 71, the focal point on the sample 5 can be made smaller than that of a normal optical microscope, and a higher horizontal resolution than that of a normal confocal microscope can be expected.

したがって、低倍率の対物レンズ３２を用いた場合でも最適な共焦点像を得ることができる。 Therefore, an optimum confocal image can be obtained even when the low-magnification objective lens 32 is used.

このように、複数のマイクロレンズが設けられたマイクロレンズディスク２２と複数のピンホールが設けられピンホールディスク６１を回転させ、ピンホールを通過した光を対物レンズ３２を介して試料５に照射する共焦点光スキャナにおいて、ピンホールの開口径が、ピンホールディスク６１厚み方向中央部においては高倍率の対物レンズ３２を使用した際の試料５からの戻り光の焦点径とほぼ合致し、ピンホールディスク６１上下面付近においては低倍率の対物レンズ３２を使用した際の試料５からの戻り光の光路径とほぼ合致し、また、低倍率の対物レンズ３２を使用する際には輪帯アパーチャー７１が対物レンズ３２の瞳位置に配置されるので、ピンホールディスク６１を交換することなく、複数の対物レンズ３２に対して最適なピンホール効果が得られ、最適な共焦点像を得る共焦点光スキャナを実現することができる。

In this manner, the microlens disk 22 provided with a plurality of microlenses and the pinhole disk 61 provided with a plurality of pinholes are rotated, and the sample 5 is irradiated with the light passing through the pinholes via the objective lens 32. In the confocal optical scanner, the pinhole aperture diameter almost matches the focal diameter of the return light from the sample 5 when the high-magnification objective lens 32 is used in the central portion of the pinhole disk 61 in the thickness direction. Near the upper and lower surfaces of the disk 61, the optical path diameter of the return light from the sample 5 when the low-magnification objective lens 32 is used is substantially the same, and when the low-magnification objective lens 32 is used, the annular aperture 71 is used. Is arranged at the pupil position of the objective lens 32, so that an optimum pin for the plurality of objective lenses 32 can be obtained without replacing the pinhole disk 61. Hall effect is obtained, it is possible to realize a confocal optical scanner for obtaining an optimum confocal image.

なお、ピンホールは、ピンホールディスクの厚み方向中央部から上下面付近にかけて、開口径が連続的に末広がりなテーパ状に形成される縦断面を有してもよい。
図３の例では、ピンホールディスク６３にピンホール６３１の開口径を、厚み方向中央部では高倍率の対物レンズ、例えば６０倍の焦点径６３１ａに対応させ、上下面に近づくに従い、開口径６３１ｂ、６３１ｃ、６３１ｄをそれぞれ４０倍、２０倍、１０倍程度の対物レンズの光路径に対応させている。
その際には、輪帯アパーチャー７１も対物レンズの倍率に応じて最適な位置、最適な大きさに配置することで、いずれの倍率の対物レンズにおいて、最適な共焦点像を得ることができる。 Note that the pinhole may have a longitudinal section formed in a tapered shape having an opening diameter continuously diverging from the center in the thickness direction of the pinhole disk to the vicinity of the upper and lower surfaces.
In the example of FIG. 3, the opening diameter of the pinhole 631 in the pinhole disk 63 is made to correspond to a high-magnification objective lens, for example, a 60 × focal diameter 631a in the central portion in the thickness direction, and the opening diameter 631b becomes closer to the upper and lower surfaces. 631c and 631d correspond to the optical path diameters of the objective lens of about 40 times, 20 times, and 10 times, respectively.
In this case, the annular aperture 71 is also arranged at an optimum position and an optimum size according to the magnification of the objective lens, so that an optimum confocal image can be obtained with the objective lens of any magnification.

２２マイクロレンズディスク
２２１マイクロレンズ
６１ピンホールディスク
６１１ピンホール
６１１ａ、６１１ｂ開口径
３２対物レンズ
５試料
７１輪帯アパーチャー 22 Microlens disk 221 Microlens 61 Pinhole disk 611 Pinhole 611a, 611b Aperture diameter 32 Objective lens 5 Sample 71 Annular aperture

Claims

In a confocal light scanner that rotates a pinhole disk provided with a plurality of microlenses and a plurality of pinholes, and irradiates a sample with light passing through the pinholes via an objective lens.
A plurality of objective lenses having different magnifications can be selectively used as the objective lens,
The pinhole is commonly used for a plurality of objective lenses having different magnifications,
The confocal optical scanner according to claim 1, wherein the pinhole has an opening diameter that varies depending on a thickness direction of the pinhole disk.

The opening diameter of the pinhole is substantially the same as the focal diameter of the return light from the sample when using the high-magnification objective lens in the central portion of the pinhole disk thickness direction, and near the upper and lower surfaces of the pinhole disk 2. The confocal optical scanner according to claim 1, wherein the optical path diameter substantially coincides with an optical path diameter of return light from the sample when the objective lens having a low magnification is used.

3. The confocal optical scanner according to claim 1, wherein the pinhole is formed so that an opening diameter continuously spreads from a central portion in the thickness direction of the pinhole disk to a vicinity of an upper and lower surface.

The confocal optical scanner according to claim 1, wherein the pinhole is formed in a tapered shape having an opening diameter that widens from the center in the thickness direction of the pinhole disk to the vicinity of the upper and lower surfaces.

The confocal optical scanner according to claim 1, wherein the pinhole is formed so that an opening diameter expands stepwise from a central portion in the thickness direction of the pinhole disk to a vicinity of an upper and lower surface.

6. The confocal optical scanner according to claim 5, wherein the pinhole disk is formed by depositing a thin film having a predetermined shape on a light transmitting disk .

The confocal optical scanner according to claim 1, wherein the pinhole disk is a nipou disk in which the plurality of pinholes are spirally arranged.

The confocal optical scanner according to claim 1, further comprising an annular aperture that is disposed between the pinhole disk and the objective lens and shields light in the vicinity of an optical axis of the irradiation light.

9. The confocal optical scanner according to claim 8, wherein the annular aperture is disposed at a pupil position of the objective lens.

10. The confocal optical scanner according to claim 8, wherein the annular aperture is detachable.