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JPH03168713A - Scanning type microscope - Google Patents

Scanning type microscope

Info

Publication number
JPH03168713A
JPH03168713A JP1309498A JP30949889A JPH03168713A JP H03168713 A JPH03168713 A JP H03168713A JP 1309498 A JP1309498 A JP 1309498A JP 30949889 A JP30949889 A JP 30949889A JP H03168713 A JPH03168713 A JP H03168713A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
guide
sample
scanning
illumination light
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1309498A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuharu Yoshida
光治 吉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
Priority to JP1309498A priority Critical patent/JPH03168713A/en
Priority to DE69026780T priority patent/DE69026780T2/en
Priority to EP95103875A priority patent/EP0666487A2/en
Priority to EP90118213A priority patent/EP0418928B1/en
Priority to US07/587,122 priority patent/US5081350A/en
Publication of JPH03168713A publication Critical patent/JPH03168713A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)

Abstract

PURPOSE:To increase the scanning speed of illumination light by providing a mechanism which holds a member moving for relative movement and a guide member for guiding and supporting the member not in contact with each other between the both. CONSTITUTION:When a two-dimensional scan is made with a light spot, a solenoid valve 49 is opened to send compressed air into guide pipes 40 and 45. This compressed air is discharged from air blow-off holes 40a and 45a, so jet air layers are formed between a guide pipe 40 and a guide hole 41, and a guide pipe 45 and a guide hole 46. Consequently, a moving base 15 moves reciprocally without contacting the guide pipe 40 and a sample base 22 also moves reciprocally without contacting the guide pipe 45. Therefore, when the moving base 15 and sample base 22 move, the friction resistance becomes small. Consequently, laminate piezoelectric elements 33 and 47 can vibrate fast and the fast scan can be made with the light spot.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は走査型顕微鏡、特に詳細には照明光の走査機構
が改良された走査型顕微鏡に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a scanning microscope, and more particularly to a scanning microscope with an improved illumination light scanning mechanism.

(従来の技術) 従来より、照明光を微小な光点に収束させ、この光点を
試料上において2次元的に走査させ、その際該試料を透
過した光あるいはそこで反射した光を先検出器で検出し
て、試料の拡大像を担持する電気信号を得るようにした
光学式走査型顕微鏡が公知となっている。なお特開昭8
2−217218号公報には、この走査型顕微鏡の一例
が示されている。
(Prior art) Conventionally, illumination light is converged into a minute light spot, and this light spot is scanned two-dimensionally on a sample, and at that time, the light that has passed through the sample or the light that has been reflected there is detected by a detector. Optical scanning microscopes are known that detect electrical signals that carry an enlarged image of a sample. In addition, Japanese Patent Application Publication No. 8
An example of this scanning microscope is disclosed in Japanese Patent No. 2-217218.

(発明が解決しようとする課題) 従来の光学式走査型顕微鏡においては、上記走査機構と
して、照明光ビームを光偏向器によって2次元的に偏向
させる機構が多く用いられていた。
(Problems to be Solved by the Invention) In conventional optical scanning microscopes, a mechanism in which an illumination light beam is two-dimensionally deflected by an optical deflector has often been used as the scanning mechanism.

しかしこの機構においては、ガルバノメータミラーやA
OD (音響光学光偏向器)等の高価な光偏向器が必要
であるという難点が有る。またこの機構においては、照
明光ビームを光偏向器で振るようにしているから、送光
光学系の対物レンズにはこの光ビームが刻々異なる角度
で入射することになり、それによる収差を補正するため
に対物レンズの設計が困難になるという問題も認められ
ている。特にAODを使用した場合には、対物レンズ以
外にもAODから射出した光束に非点収差が生ずるため
特殊な補正レンズが必要となり、光学系をより複雑なも
のとしている。
However, in this mechanism, galvanometer mirrors and
A disadvantage is that an expensive optical deflector such as an OD (acousto-optic optical deflector) is required. In addition, in this mechanism, the illumination light beam is deflected by an optical deflector, so this light beam enters the objective lens of the light transmission optical system at different angles from time to time, and the resulting aberrations are corrected. It has also been recognized that this makes it difficult to design the objective lens. In particular, when an AOD is used, a special correction lens is required in addition to the objective lens because astigmatism occurs in the light beam emitted from the AOD, making the optical system more complicated.

上記の点に鑑み従来より、照明光ビームは偏向させない
で、試料台の方を2次元的に移動させて照明光光点の走
査を行なうことが考えられている。
In view of the above points, it has been conventionally considered to scan the illumination light spot by moving the sample stage two-dimensionally without deflecting the illumination light beam.

さらには、本出願人による特願平1−24694Ei号
明細書に示されるように、送光光学系と受光光学系とを
共通の移動台に搭載し、この移動台を試料台に対して移
動させることにより、照明光光点の走査を行なうことも
考えられている。
Furthermore, as shown in the specification of Japanese Patent Application No. 1-24694Ei filed by the present applicant, the light transmitting optical system and the light receiving optical system are mounted on a common moving stage, and this moving stage is moved relative to the sample stage. It has also been considered to scan the illumination light spot by

上述のように光学系と試料台とを相対的に移動させて照
明光光点の走査を行なう場合は、撮像所要時間短縮化の
ために、光学系あるいは試料台を高速で移動させること
が求められる。そのため、この移動用の駆動源として例
えばピエゾ素子や超音波振動子等を利用することが考え
られるが、そのような素子は一般に、大きな負荷が加わ
ると高速振動することが不可能となっている。例えばモ
ータ等を駆動源とする往復移動機構は、高負荷に対して
も正常に作動し得るが、そのような機構は高速作動が困
難となっている。
When scanning the illumination light spot by moving the optical system and sample stand relatively as described above, it is necessary to move the optical system or the sample stand at high speed in order to shorten the time required for imaging. It will be done. Therefore, it is conceivable to use piezo elements, ultrasonic vibrators, etc. as a drive source for this movement, but such elements are generally unable to vibrate at high speed when a large load is applied. . For example, a reciprocating mechanism using a motor or the like as a driving source can operate normally even under high loads, but such a mechanism has difficulty operating at high speed.

そこで本発明は、前述の光学系を搭載した移動台や、あ
るいは試料台を高速で移動可能で、よって照明光の走査
速度を十分に高めることができる走査型顕微鏡を提供す
ることを目的とするものである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a scanning microscope that can move a moving stage equipped with the above-mentioned optical system or a sample stage at high speed, and can therefore sufficiently increase the scanning speed of illumination light. It is something.

(課題を解決するための手段) 本発明による第1の走査型顕微鏡は、先に述べたように
試料台と光学系とを相対的に移動させることにより、照
明光を試料上において走査させる走査型顕微鏡において
、 上記相対的移動のために移動される部材(すなわち例え
ば前述の移動台等)と、該部材を案内支持するガイド部
材とを非接触状態に保つ機構が設けられたことを特徴と
するものである。
(Means for Solving the Problems) As described above, the first scanning microscope according to the present invention is a scanning microscope in which illumination light is scanned over a sample by relatively moving the sample stage and the optical system. The microscope is characterized by being provided with a mechanism that keeps the member moved for the relative movement (i.e., the above-mentioned moving stage, etc.) and the guide member that guides and supports the member in a non-contact state. It is something to do.

上記の機構として具体的には、例えば上記移動される部
材とガイド部材との間に気体を噴出させる機構を用いる
ことができる。
Specifically, for example, a mechanism for ejecting gas between the moved member and the guide member can be used as the above mechanism.

また、上述のように気体を噴出させる機構の代わりに、
前記の移動される部材とガイド部材とを磁気により互い
に反発させて、これら両者を非接触状態に保つ機構を用
いることもできる。
Also, instead of the mechanism that blows out gas as described above,
It is also possible to use a mechanism that magnetically repels the moving member and the guide member to keep them in a non-contact state.

(作  用) 上記のようにして移動部材とガイド部材とが非接触状態
とされていると、この移動部材が移動する際の摩擦抵抗
が低減され、よってこの移動部材は小さな力で移動され
うるようになる。そこでこの移動部材の駆動源として、
前述のピエゾ素子や超音波振動子等が利用可能となり、
移動部材の高速移動が実現される。
(Function) When the movable member and the guide member are in a non-contact state as described above, the frictional resistance when the movable member moves is reduced, so that the movable member can be moved with a small force. It becomes like this. Therefore, as a driving source for this moving member,
The piezo elements and ultrasonic transducers mentioned above can now be used.
High speed movement of the moving member is achieved.

(実 施 例) 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を詳細に説明
する。
(Example) Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an example shown in the drawings.

第1図は、本発明の第1実施例による透過型の共焦点走
査型顕微鏡を示すものであり、また第2図は、それに用
いられた走査機構を詳しく示している。第1図に示され
るように、RGBレーザlOからは、赤色光、緑色光お
よび青色光からなる照明光l1が射出される。この照明
光1lはビームコンプレッサ12でビーム径が縮小され
、屈折率分布型レンズ13で集光されてシングルモード
光ファイバ−14内に入射せしめられる。
FIG. 1 shows a transmission type confocal scanning microscope according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows in detail the scanning mechanism used therein. As shown in FIG. 1, the RGB laser 10 emits illumination light 11 consisting of red light, green light, and blue light. The beam diameter of this illumination light 1l is reduced by a beam compressor 12, condensed by a gradient index lens 13, and made to enter a single mode optical fiber 14.

この光ファイバー14の一端は移動台15に固定されて
おり、該光ファイバーl4内を伝搬した照明光1lはこ
の一端から出射する。この際光ファイバーl4の一端は
、点光源状に照明光1lを発することになる。移動台l
5には、コリメーターレンズ16および対物レンズ17
からなる送光光学系l8と、対物レンズ19および集光
レンズ20からなる受光光学系2lとが、互いに光軸を
一致させて固定されている。
One end of this optical fiber 14 is fixed to a moving table 15, and the illumination light 1l propagated within the optical fiber 14 is emitted from this one end. At this time, one end of the optical fiber 14 emits illumination light 1l in the form of a point light source. Mobile platform l
5 includes a collimator lens 16 and an objective lens 17.
A light transmitting optical system 18 consisting of a light transmitting optical system 18 and a light receiving optical system 2l consisting of an objective lens 19 and a condensing lens 20 are fixed with their optical axes aligned with each other.

また両光学系18、2lの間には、移動台l5と別体と
された試料台22が配されている。
Further, a sample stage 22, which is separate from the moving stage l5, is arranged between both optical systems 18 and 2l.

上記の照明光1lはコリメーターレンズl6によって平
行光とされ、次に対物レンズ17によって集光されて、
試料台22に載置された試料28上で微小な光点Pに収
束する。試料23を透過した透過光11’の光束は、受
光光学系2lの対物レンズl9によって平行光とされ、
次に集光レンズ20によって集光されて、シングルモー
ド光ファイバー24の一端から該光ファイバー24内に
入射せしめられる。この光ファイバー24の上記一端は
移動台15に固定されており、またその他端には屈折率
分布型レンズ25が接続されている。光ファイバー24
内を伝搬した透過光1F はその他端から出射し、上記
屈折率分布型レンズ25によって平行光とされる。
The above illumination light 1l is made into parallel light by a collimator lens l6, and then condensed by an objective lens 17,
The light converges into a minute light spot P on the sample 28 placed on the sample stage 22. The luminous flux of the transmitted light 11' that has passed through the sample 23 is made into parallel light by the objective lens l9 of the light receiving optical system 2l,
Next, the light is condensed by the condenser lens 20 and is made to enter the single mode optical fiber 24 from one end thereof. One end of the optical fiber 24 is fixed to the movable table 15, and a gradient index lens 25 is connected to the other end. optical fiber 24
The transmitted light 1F that has propagated inside is emitted from the other end and is converted into parallel light by the gradient index lens 25.

この透過光11’ はダイクロイックミラ−26に入射
し、その青色光11Bのみがそこヤ反射し、該青色光1
1Bは第1光検出器27によって検出される。
This transmitted light 11' enters the dichroic mirror 26, and only the blue light 11B is reflected there.
1B is detected by the first photodetector 27.

ダイクロイックミラ−26を透過した透過光lV は別
のグイクロイックミラ−28に入射し、その緑色光11
Gのみがそこで反射する。この緑色光11Gは、第2光
検出器29によって検出される。そして上記ダイクロイ
ックミラ−28を透過した透過光lr(すなわち赤色光
11R)はミラー30において反射して、第3光検出器
31によって検出される。なお上記光検出器27, 2
9. 31としては例えばフォトダイオード等が用いら
れ、それらからは各々、試料23の拡大像の青色成分、
緑色或分、赤色或分を担持する信号SB,SG,SRが
出力される。
The transmitted light lV transmitted through the dichroic mirror 26 enters another dichroic mirror 28, and its green light 11
Only G is reflected there. This green light 11G is detected by the second photodetector 29. The transmitted light lr (ie, red light 11R) transmitted through the dichroic mirror 28 is reflected by the mirror 30 and detected by the third photodetector 31. Note that the photodetectors 27, 2
9. For example, a photodiode or the like is used as 31, and from these, the blue component of the enlarged image of the sample 23,
Signals SB, SG, and SR carrying green color and red color are output.

次に、照明光Uの光点Pの2次元走査について、第2図
を参照して説明する。移動台i5は架台32に対して、
矢印X方向に移動自在に支持されている。
Next, two-dimensional scanning of the light spot P of the illumination light U will be explained with reference to FIG. The moving platform i5 is relative to the pedestal 32,
It is supported movably in the direction of arrow X.

すなわち架台32には、両端が閉じられた2本の中空ガ
イドバイブ40、40の一端部が固定され、移動台l5
に設けられた2つのガイド孔41. 41中にこれらの
ガイドパイプ40、40が遊嵌されている。
That is, one end portions of two hollow guide vibes 40, 40 with both ends closed are fixed to the stand 32, and the movable stand l5
Two guide holes 41. These guide pipes 40, 40 are loosely fitted into the inside 41.

なお第3図には、第2図の■−■線に沿った部分の縦断
面形状を示してある。図示されるように、ガイドバイブ
40のガイド孔4lと摺動する部分には小さな空気吹出
口40aが多数設けられている。またこのガイドバイブ
40の内部は、電磁弁49が介設された圧縮空気供給管
42を介してエアチャンバ43に連通されている。この
エアチャンバ43には、エアコンプレッサ44から圧縮
空気が供給される。
Incidentally, FIG. 3 shows a longitudinal cross-sectional shape of a portion taken along the line ■-■ in FIG. 2. As shown in the figure, a large number of small air outlets 40a are provided in the portion of the guide vibe 40 that slides on the guide hole 4l. Further, the inside of this guide vibe 40 is communicated with an air chamber 43 via a compressed air supply pipe 42 in which a solenoid valve 49 is interposed. Compressed air is supplied to this air chamber 43 from an air compressor 44 .

上記移動台l5と架台32との間には、積層ビエゾ素子
33が介装されている。この積層ビエゾ素子33はピエ
ゾ素子駆動回路34から駆動電力を受けて、移動台15
を矢印X方向に高速で往復移動させる。
A laminated viezo element 33 is interposed between the movable table l5 and the pedestal 32. This laminated piezo element 33 receives drive power from a piezo element drive circuit 34, and the movable base 15
is moved back and forth at high speed in the direction of arrow X.

この往復移動の振動数は、例えばlokHzとされる。The frequency of this reciprocating movement is, for example, lokHz.

その場合、主走査幅を100μmとすると、主走査速度
は、 10XIO” XIOO XIO4X2−2m/sとな
る。なお、光ファイバー14、24は可撓性を有するの
で、それぞれ照明光ll1透過光11’ を伝搬させつ
つ、移動台15の振動を許容する。
In that case, if the main scanning width is 100 μm, the main scanning speed will be 10XIO" While allowing the vibration to propagate, the vibration of the movable table 15 is allowed.

一方試料台22は架台32に対して、上記矢印X方向と
直角な矢印Y方向に移動自在に保持されている。すなわ
ち架台32には、上記ガイドパイプ40、40と同様の
2本のガイドバイブ45、45の一端部が固定され、試
料台22に設けられた2つのガイド孔4B、46中にこ
れらのガイドバイプ45、45が遊嵌されている。なお
第3図に示されるように、各ガイドパイプ45にもガイ
ドパイブ40と同様に空気吹出口45aが設けられ、そ
してこれらのガイドパイブ45には前記圧縮空気供給管
42が接続されている。
On the other hand, the sample stand 22 is held with respect to the pedestal 32 so as to be movable in the direction of the arrow Y, which is perpendicular to the direction of the arrow X. That is, one end portions of two guide vibes 45, 45 similar to the guide pipes 40, 40 are fixed to the mount 32, and these guide vibes are inserted into the two guide holes 4B, 46 provided in the sample stand 22. 45, 45 are loosely fitted. As shown in FIG. 3, each guide pipe 45 is also provided with an air outlet 45a like the guide pipe 40, and the compressed air supply pipe 42 is connected to these guide pipes 45.

上記試料台22と架台32との間には、積層ビエゾ素子
47が介装されている。この積層ビエゾ素子47はビエ
ゾ索子駆動回路48から駆動電力を受けて、試料台22
を矢印Y方向に高速で往復移動させる。
A laminated viezo element 47 is interposed between the sample stage 22 and the pedestal 32. This laminated Viezo element 47 receives drive power from the Viezo element drive circuit 48, and
is moved back and forth at high speed in the direction of arrow Y.

それにより試料台22は移動台l5に対して相対移動さ
れ、前記光点Pが試料23上を、主走査方向Xと直交す
るY方向に副走査する。なおこの副走査の所要時間は例
えば1/20秒とされ、その場合、副走査幅を100μ
mとすると、副走査速度は、20X100 XIO’ 
−0.002 m/ s綱2mm/s と、前記主走査速度よりも十分に低くなる。この程度の
副走査速度であれば、試料台22を移動させても、試料
23が飛んでしまうことを防止できる。
Thereby, the sample stage 22 is moved relative to the moving stage l5, and the light spot P sub-scans the sample 23 in the Y direction perpendicular to the main scanning direction X. The time required for this sub-scanning is, for example, 1/20 second, and in that case, the sub-scanning width is set to 100μ.
m, the sub-scanning speed is 20X100XIO'
-0.002 m/s 2 mm/s, which is sufficiently lower than the main scanning speed. With this level of sub-scanning speed, it is possible to prevent the sample 23 from flying away even if the sample stage 22 is moved.

以上のようにして光点Pが試料23上を2次元的に走査
することにより、該試料23の2次元像を担持する峙系
列の信号SB,SG,SRが得られる。
By scanning the light spot P two-dimensionally over the sample 23 as described above, a series of signals SB, SG, and SR carrying a two-dimensional image of the sample 23 is obtained.

これらの信号SB,SG,SRは、例えば所定周期毎に
サンプリングする等により、画素分割された信号とされ
る。
These signals SB, SG, and SR are made into pixel-divided signals by, for example, sampling at predetermined intervals.

上述のようにして光点Pの2次元走査がなされる際には
電磁弁49が開かれ、ガイドバイブ40および45中に
圧縮空気が送られる。この圧縮空気は空気吹出口40a
および45aから吐出するので、ガイドパイプ40とガ
イド孔4lとの間、そしてガイドバイブ45とガイド孔
46との間に噴流空気層が生じる。
When the light spot P is two-dimensionally scanned as described above, the electromagnetic valve 49 is opened and compressed air is sent into the guide vibes 40 and 45. This compressed air is air outlet 40a
and 45a, jet air layers are generated between the guide pipe 40 and the guide hole 4l and between the guide vibe 45 and the guide hole 46.

それにより移動台15はガイドパイブ40に対して非接
触の状態で往復移動し、また試料台22もガイドバイブ
45に対して非接触の状態で往復移動する。
As a result, the movable stage 15 reciprocates with respect to the guide pipe 40 without contacting it, and the sample stage 22 also reciprocates with respect to the guide vibe 45 without contacting it.

したがって移動台l5および試料台22が移動する際の
摩擦抵抗は著しく小さなものとなり、積層ビエゾ素子3
3および47の負荷が極めて小さくなる。よってこれら
の積層ピエゾ素子33および47が、前述したように極
めて高速で振動可能となり、光点Pの高速走査が実現さ
れる。
Therefore, the frictional resistance when the moving stage l5 and the sample stage 22 move becomes extremely small, and the laminated vieso element 3
3 and 47 become extremely small. Therefore, these laminated piezo elements 33 and 47 can vibrate at extremely high speed as described above, and high-speed scanning of the light spot P is realized.

なおビエゾ素子駆動回路34および48には、制御回路
35から同期信号が入力され、それにより、光点Pの主
、副走査の同期が取られる。
Note that a synchronizing signal is input from the control circuit 35 to the vieso element drive circuits 34 and 48, thereby synchronizing the main and sub-scanning of the light spot P.

また図では特に示されていないが、主、副走査方向X,
Yと直交する矢印Z方向(第1図参照)、すなわち光学
系l8、2lの光軸方向に試料台22を移動させること
もできる。こうして試料台22をZ方向に所定距離移動
させる毎に前記光点Pの2次元走査を行なえば、合焦点
面の情報のみが光検出器27、29、3lによって検出
される。そこで、これらの光検出器27、29、3lの
出力SB,SG,SRをフレームメモリに取り込むこと
により、試料23を2方向に移動させた範囲内で、全て
の面に焦点が合った画像を担う信号を得ることが可能と
なる。
Although not particularly shown in the figure, the main and sub-scanning directions
The sample stage 22 can also be moved in the direction of arrow Z (see FIG. 1) perpendicular to Y, that is, in the direction of the optical axes of the optical systems 18 and 2l. If the light spot P is two-dimensionally scanned each time the sample stage 22 is moved a predetermined distance in the Z direction, only information on the focused plane is detected by the photodetectors 27, 29, and 3l. Therefore, by importing the outputs SB, SG, and SR of these photodetectors 27, 29, and 3l into the frame memory, it is possible to create an image in focus on all surfaces within the range in which the sample 23 is moved in two directions. It becomes possible to obtain the signal that is to be carried.

以上説明した実施例においては、挿々の変更が可能であ
る。例えば試料台22を移動させることによって光点P
の副走査を行なう代わりに、移動台l5を移動させるこ
とによって光点Pの副走査を行なうようにしてもよい。
In the embodiments described above, occasional changes are possible. For example, by moving the sample stage 22, the light point P
Instead of sub-scanning the light spot P, the light spot P may be sub-scanned by moving the movable stage l5.

さらに移動台l5や試料台22の移動は、積層ピエゾ索
子を利用して行なう他、例えばボイスコイルおよび超音
波による固体の固有振動を利用した走査方式等を用いて
行なうことも可能である。
Further, the movement of the moving stage 15 and the sample stage 22 can be carried out by using a laminated piezo probe or by using a scanning method using, for example, the natural vibration of a solid body caused by a voice coil or ultrasonic waves.

次に本発明の別の実施例について説明する。なお以下の
図において、第1、2あるいは3図中の要素と同等の要
素については同番号を付し、それらについては特に必要
の無い限り説明を省略する。
Next, another embodiment of the present invention will be described. In the following figures, elements that are equivalent to those in Figures 1, 2, or 3 are given the same numbers, and explanations thereof will be omitted unless particularly necessary.

また以下においては、照明光光点の走査機構のみを説明
する。
Further, in the following, only the scanning mechanism of the illumination light spot will be explained.

第4および5図に記す第2実施例においては、移動台1
5の下部に2本のガイド満60、60が形成され、これ
らのガイド溝eo, eoが、架台32に形威されたガ
イドレールB1、61に組み合わされることにより、移
動台15が矢印X方向に移動自在に案内支持されている
。そして各ガイドレール6lは、内部空間B2を有する
ように形威され、この内部空間62に圧縮空気供給管4
2が連通されている。各ガイドレール6lには小さな空
気吹出口61aが多数形成されている。
In the second embodiment shown in FIGS. 4 and 5, the moving platform 1
Two guide grooves 60 and 60 are formed at the lower part of the movable table 15 in the direction of the arrow It is guided and supported so that it can be moved freely. Each guide rail 6l is shaped to have an internal space B2, and a compressed air supply pipe 4 is provided in this internal space 62.
2 are connected. A large number of small air outlets 61a are formed in each guide rail 6l.

移動台15が光点主走査のために移動される際には、上
記圧縮空気供給管42から送り込まれた圧縮空気が空気
吹出口61gから吐出し、前記と同様に摩擦抵抗低減の
効果が得られる。
When the moving table 15 is moved for main scanning of the light spot, the compressed air sent from the compressed air supply pipe 42 is discharged from the air outlet 61g, and the same effect of reducing frictional resistance as described above is obtained. It will be done.

次に、第6および7図に示す第3実施例においては、移
動台15の下部にガイドレール65が形成され、このガ
イドレール65がガイドブロック64に形戊されたガイ
ド溝66に遊嵌されることにより、移動台15が矢印X
方向に移動自在に案内支持されている。そして上記ガイ
ド溝66に沿った部分においてガイドブロック64には
中空部67が形成され、この中空部67に圧縮空気供給
管42が連通されている。
Next, in the third embodiment shown in FIGS. 6 and 7, a guide rail 65 is formed at the lower part of the moving table 15, and this guide rail 65 is loosely fitted into a guide groove 66 formed in the guide block 64. By doing so, the moving table 15 moves in the direction of arrow
It is guided and supported so that it can move freely in the direction. A hollow portion 67 is formed in the guide block 64 in a portion along the guide groove 66, and the compressed air supply pipe 42 is communicated with the hollow portion 67.

またガイドブロック64には、移動台l5の下面に対面
する位置と、ガイド溝66内のガイドレール65の側面
に対面する位置において、上記中空部67に連通ずる空
気吹出口84aが多数形成されている。
Further, the guide block 64 is provided with a number of air outlets 84a that communicate with the hollow portion 67 at positions facing the lower surface of the movable table l5 and positions facing the side surface of the guide rail 65 in the guide groove 66. There is.

移動台15が光点主走査のために移動される際には、圧
縮空気供給管42から送り込まれた圧縮空気が空気吹出
口64aから吐出し、前記と同様に摩擦抵抗低減の効果
が得られる。
When the movable stage 15 is moved for main scanning of the light spot, the compressed air sent from the compressed air supply pipe 42 is discharged from the air outlet 64a, and the same effect of reducing frictional resistance as described above can be obtained. .

次に、第8および9図に示す第4実施例においては架台
32に、副走査方向(矢印Y方向)に差し渡してガイド
レール受け70、70が固定され、これらのガイドレー
ル受け70、70の上面にそれぞれガイドレール71,
 71が取り付けられている。各ガイドレール71は、
第4、5図に示したガイドレール61と同様に内部空間
72を有し、この内部空間72に圧縮空気供給管42?
(連通されている。そして各ガイドレール71には、小
さな空気吹出口7Laが多数形威されている。
Next, in the fourth embodiment shown in FIGS. 8 and 9, guide rail receivers 70, 70 are fixed to the pedestal 32 across the sub-scanning direction (arrow Y direction). Guide rails 71 on the top surface,
71 is attached. Each guide rail 71 is
Like the guide rail 61 shown in FIGS. 4 and 5, it has an internal space 72, and the compressed air supply pipe 42 is located in this internal space 72.
(They are in communication with each other.) Each guide rail 71 has a large number of small air outlet ports 7La.

一方試料台22の下部にはガイドブロック73、73が
固定され、これらのガイドブロック73、73にそれぞ
れ形成されたガイド溝74、74がガイドレール71、
71と組み合わされている。それにより試料台22は、
副走査方向に移動自在に案内支持されている。また本実
施例における積層ビエゾ素子47は、ブラケット75を
介してガイドレール受け7G、70に取り付けられ、連
結部材7Bを介して試料台22を往復移動させる。
On the other hand, guide blocks 73, 73 are fixed to the lower part of the sample stage 22, and guide grooves 74, 74 formed in these guide blocks 73, 73, respectively, are connected to the guide rail 71,
It is combined with 71. As a result, the sample stage 22
It is guided and supported so as to be movable in the sub-scanning direction. Furthermore, the laminated Viezo element 47 in this embodiment is attached to the guide rail receivers 7G and 70 via a bracket 75, and reciprocates the sample stage 22 via a connecting member 7B.

試料台22が光点副走査のために移動される際には、圧
縮空気供給管42から送り込まれた圧縮空気が空気吹出
口71aから吐出し、前記と同様に摩擦抵抗低減の効果
が得られる。
When the sample stage 22 is moved for light spot sub-scanning, compressed air sent from the compressed air supply pipe 42 is discharged from the air outlet 71a, and the same effect of reducing frictional resistance as described above is obtained. .

次に、第lOおよび11図に示す第5実施例においては
、ガイドレール80、80が主走査方向(矢印X方向)
に延びる状態に配され、移動台15の下部に形或された
ガイド溝81, 81がこれらのガイドレール80、8
0に組み合わされることにより、移動台l5が主走査方
向に移動自在に案内支持されている。
Next, in the fifth embodiment shown in FIGS. 10 and 11, the guide rails 80, 80 are
The guide grooves 81, 81 formed in the lower part of the moving table 15 are disposed so as to extend into the guide rails 80, 8.
0, the movable table l5 is guided and supported so as to be movable in the main scanning direction.

そして移動台l5とガイドレール80にはそれぞれ、リ
ニアモー夕を構或する走行子82と固定子83が取り付
けられている。
A running element 82 and a stator 83, which constitute a linear motor, are attached to the moving table l5 and the guide rail 80, respectively.

この装置において、照明光主走査のための移動台l5の
往復移動は、上記リニアモー夕を駆動させることによっ
て行なわれる。その際、移動台15はガイドレール80
、80から磁気浮上するので、この移動台l5とガイド
レール80、80との間の摩擦抵抗が小さく抑えられ、
移動台l5が極めて高速で往復移動可能となる。
In this device, the reciprocating movement of the movable table 15 for main scanning of the illumination light is performed by driving the linear motor. At that time, the moving table 15 is connected to the guide rail 80
, 80, the frictional resistance between the moving table l5 and the guide rails 80, 80 is kept small,
The movable table 15 becomes capable of reciprocating at extremely high speed.

なお上記のようなりニアモー夕を、試料台22の往復移
動のために利用することも勿論可能である。
Note that it is of course possible to use the near motor as described above for reciprocating the sample stage 22.

また、主走査あるいは副走査のための駆動源としてこの
ようなりニアモータは特に用いず、磁気による反発を利
用して上記の磁気浮上のみを果たす手段を設けてもよい
。そうした場合でも、移動台15あるいは試料台22の
往復移動時の摩擦抵抗が低減され、高速走査が可能とな
る。
Moreover, such a near motor is not particularly used as a drive source for main scanning or sub-scanning, and means may be provided to achieve only the above-mentioned magnetic levitation using magnetic repulsion. Even in such a case, the frictional resistance during reciprocating movement of the moving stage 15 or the sample stage 22 is reduced, making high-speed scanning possible.

以上、透過型の共焦点走査型顕微鏡に適用された実施例
について説明したが、本発明は反射型の共焦点走査型顕
微鏡にも、さらには共焦点型以外の走査型顕微鏡にも適
用可能である。
Although the embodiments applied to a transmission type confocal scanning microscope have been described above, the present invention can also be applied to a reflection type confocal scanning microscope and furthermore, to scanning microscopes other than the confocal type. be.

(発明の効果) 以上詳細に説明した通り、本発明の走査型顕微鏡は、照
明光光点の走査のために移動される部材と、この部材を
案内支持するガイド部材との間に気体を噴出させること
により、あるいはこれら両者を磁気により反発させる等
により、該移動部材がガイド部材に対して非接触で移動
可能に構成したので、この移動部材の移動時の摩擦抵抗
を低減し、よって移動部材駆動源の負荷を小さく抑える
ことが可能となる。
(Effects of the Invention) As explained in detail above, the scanning microscope of the present invention blows out gas between the member that is moved for scanning the illumination light spot and the guide member that guides and supports this member. The movable member is configured to be movable without contacting the guide member by moving the movable member or by magnetically repelling both of them, thereby reducing frictional resistance during movement of the movable member. It becomes possible to keep the load on the drive source small.

したがって本発明装置においては、上記駆動源として駆
動力は小さくても高速駆動が可能な素子を利用可能とな
り、高速走査が丈現される。そこで本発明装置によれば
、顕微鏡像の撮像所要時間を大幅に短縮できるようにな
る。
Therefore, in the device of the present invention, an element capable of high-speed driving even with a small driving force can be used as the driving source, and high-speed scanning can be achieved. Therefore, according to the apparatus of the present invention, it becomes possible to significantly shorten the time required to take a microscope image.

また本発明装置においては、上記移動部材がガイド部材
に対して非接触で移動するから、この移動時の振動も小
さく抑えられ、走査精度向上による画質改善の効果も得
られる。その上記移動部材とガイド部材との摩擦による
発熱が抑えられるので、摩擦熱による走査機構の変形や
摩耗等も防止され、装置の信頼性および耐久性向上の効
果も得られる。
Furthermore, in the apparatus of the present invention, since the movable member moves without contacting the guide member, vibrations during this movement can be suppressed to a small level, and image quality can be improved by improving scanning accuracy. Since heat generation due to friction between the moving member and the guide member is suppressed, deformation and wear of the scanning mechanism due to frictional heat are also prevented, and the reliability and durability of the apparatus are improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の第1実施例による走査型顕微鏡を示
す正面図、 第2図と第3図はそれぞれ、上記走査型顕微鏡の要部を
示す斜視図と一部破断の概略正面図、第4図と第5図は
それぞれ、本発明の第2実施例による走査型顕微鏡の要
部を示す正面図と一部破断側面図、 第6図と第7図はそれぞれ、本発明の第3実施例による
走査型顕微鏡の要部を示す正面図と一部破断側面図、 第8図と第9図はそれぞれ、本発明の第4実施例による
走査型顕微鏡の要部を示す正面図と一部破断側面図、 第lO図と第11図はそれぞれ、本発明の第5実施例に
よる走査型顕微鏡の要部を示す正面図と一部破断側面図
である。 IO・・・RGBレーザ   11・・・照明光11’
 ・・・透過光12・・・ビームコンプレツサl3・・
・屈折率分布型レンズ l4、24・・・光ファイバー 15・・・移動台      1B・・・コリメーター
レンズl7、l9・・・対物レンズ  l8・・・送光
光学系20・・・集光レンズ    2l・・・受光光
学系22・・・試料台      23・・・試料26
、2B・・・ダイクロイックミラー27、29、31・
・・光検出器 30・・・ミラー32・・・架台   
    33、47・・・積層ピエゾ素子34、48・
・・ビエゾ素子駆動回路 35・・・制御回路     40、45・・・ガイド
パイプ40a,45as alas 84as 71a
−・・空気吹出口41, 4G・・・ガイド孔   4
2・・・圧縮空気供給管43・・・エアチャンバ   
44・・・エアコンプレッサ60、66、74、8l・
・・ガイド溝01, 65、7工、80・・・ガイドレ
ール64、73・・・ガイドブロック 82・・・リニアモータ走行子 83・・・リニアモータ固定子 第 1 図 第 3 図 第 4 図 第 5 図 第 6 図 第 7 図 第 8 図 第 9 図 1′:) 第 10図 第 11 図
FIG. 1 is a front view showing a scanning microscope according to a first embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are a perspective view and a partially cutaway schematic front view showing the main parts of the scanning microscope, respectively. , FIG. 4 and FIG. 5 are respectively a front view and a partially cutaway side view showing the main parts of a scanning microscope according to a second embodiment of the present invention, and FIGS. A front view and a partially cutaway side view showing the main parts of a scanning microscope according to the third embodiment, and FIGS. 8 and 9 are a front view and a partially cutaway side view showing the main parts of a scanning microscope according to the fourth embodiment of the present invention, Partially Cutaway Side View FIG. 10 and FIG. 11 are a front view and a partially cutaway side view, respectively, showing essential parts of a scanning microscope according to a fifth embodiment of the present invention. IO...RGB laser 11...Illumination light 11'
...Transmitted light 12...Beam compressor l3...
・Refractive index gradient lens l4, 24...Optical fiber 15...Moving table 1B...Collimator lens l7, l9...Objective lens l8...Light transmission optical system 20...Condensing lens 2l ... Light receiving optical system 22 ... Sample stage 23 ... Sample 26
, 2B... Dichroic mirror 27, 29, 31.
... Photodetector 30 ... Mirror 32 ... Mount
33, 47... Laminated piezo elements 34, 48...
...Viezo element drive circuit 35...Control circuit 40, 45...Guide pipes 40a, 45as alas 84as 71a
-... Air outlet 41, 4G... Guide hole 4
2...Compressed air supply pipe 43...Air chamber
44... Air compressor 60, 66, 74, 8l.
...Guide grooves 01, 65, 7, 80...Guide rails 64, 73...Guide block 82...Linear motor running element 83...Linear motor stator 1 Fig. 3 Fig. 4 Figure 5 Figure 6 Figure 7 Figure 8 Figure 9 Figure 1':) Figure 10 Figure 11

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)試料が載置される試料台と、照明光を試料上に照
射する光学系とを相対的に移動させることにより、この
照明光を試料上において走査させる走査型顕微鏡におい
て、 前記相対的移動のために移動される部材と、該部材を案
内支持するガイド部材との間に、これら両者を非接触状
態に保つ機構が設けられたことを特徴とする走査型顕微
鏡。
(1) In a scanning microscope in which illumination light is scanned over a sample by relatively moving a sample stage on which a sample is placed and an optical system that irradiates illumination light onto the sample, the relative A scanning microscope characterized in that a mechanism is provided between a member that is moved for movement and a guide member that guides and supports the member to keep them in a non-contact state.
(2)試料が載置される試料台と、照明光を試料上に照
射する光学系とを相対的に移動させることにより、この
照明光を試料上において走査させる走査型顕微鏡におい
て、 前記相対的移動のために移動される部材と、該部材を案
内支持するガイド部材との間に気体を噴出させて、これ
ら両者を非接触状態に保つ機構が設けられたこと一を特
徴とする走査型顕微鏡。
(2) In a scanning microscope that scans the illumination light over the sample by relatively moving a sample stage on which the sample is placed and an optical system that irradiates the illumination light onto the sample, the relative A scanning microscope characterized in that a mechanism is provided for ejecting gas between a member that is moved for movement and a guide member that guides and supports the member to keep them in a non-contact state. .
(3)試料が載置される試料台と、照明光を試料上に照
射する光学系とを相対的に移動させることにより、この
照明光を試料上において走査させる走査型顕微鏡におい
て、 前記相対的移動のために移動される部材と、該部材を案
内支持するガイド部材とを磁気により反発させて、これ
ら両者を非接触状態に保つ機構が設けられたことを特徴
とする走査型顕微鏡。
(3) In a scanning microscope that scans the illumination light over the sample by relatively moving a sample stage on which the sample is placed and an optical system that irradiates the sample with illumination light, the relative A scanning microscope characterized by being provided with a mechanism for magnetically repelling a member to be moved and a guide member for guiding and supporting the member to keep them in a non-contact state.
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DE69026780T DE69026780T2 (en) 1989-09-22 1990-09-21 Scanning microscope and scanning mechanism therefor
EP95103875A EP0666487A2 (en) 1989-09-22 1990-09-21 Scanning microscope and scanning mechanism for the same
EP90118213A EP0418928B1 (en) 1989-09-22 1990-09-21 Scanning microscope and scanning mechanism for the same
US07/587,122 US5081350A (en) 1989-09-22 1990-09-24 Scanning microscope and scanning mechanism for the same

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