JPH11153754A - Illuminating optical system and axicon prism - Google Patents
Illuminating optical system and axicon prismInfo
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- JPH11153754A JPH11153754A JP2551498A JP2551498A JPH11153754A JP H11153754 A JPH11153754 A JP H11153754A JP 2551498 A JP2551498 A JP 2551498A JP 2551498 A JP2551498 A JP 2551498A JP H11153754 A JPH11153754 A JP H11153754A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を用いた
照明光学系に係り、特に共焦点型のレーザ走査顕微鏡
(CLSM)に用いるのに最適な輪帯照明光学系、又光
描画装置やリペア装置に用いられる照明光学系及びアキ
シコンプリズムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an illumination optical system using a laser beam, and more particularly to an annular illumination optical system, an optical drawing apparatus, and the like which are most suitable for use in a confocal laser scanning microscope (CLSM). The present invention relates to an illumination optical system and an axicon prism used in a repair device.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来から、共焦点型のレーザ走査顕微鏡
は、通常の顕微鏡に比べて、分解能・コントラストが良
く、試料の高さ方向にも分解能を持つことから、例えば
半導体試料や生体試料の観察・測定等に広く使用されて
いる。2. Description of the Related Art Conventionally, a confocal laser scanning microscope has better resolution / contrast and resolution in the height direction of a sample as compared with an ordinary microscope. Widely used for observation and measurement.
【0003】このような共焦点型のレーザ走査顕微鏡で
は、照明光を輪帯状に形成することによって、より一層
高分解能にすると共に、焦点深度を増大させるための照
明光学系が、例えば特開平8−15156号公報により
提案されている。In such a confocal type laser scanning microscope, an illumination optical system for increasing the depth of focus while increasing the resolution by forming the illumination light in a ring shape is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H8 (1996). No. -15156.
【0004】図6はかかる輪帯光を形成する照明光学系
の構成例を示す概要図である。この照明光学系では、同
一屈折率、同一頂角を持つ各アキシコンプリズム6,6
´が、光軸を一致させて対向して配置されている。FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration example of an illumination optical system for forming such annular light. In this illumination optical system, each axicon prism 6, 6 having the same refractive index and the same apex angle is used.
′ Are arranged facing each other with their optical axes aligned.
【0005】このうちアキシコンプリズム6に入射した
光は、光軸に対して、アキシコンプリズム6の屈折率と
頂角によって決定される角度で屈折し、光軸に対して直
交した輪帯状の断面強度を有する円錐状のは面を有する
拡散光束に変換して出射する。The light incident on the axicon prism 6 is refracted at an angle determined by the refractive index and the apex angle of the axicon prism 6 with respect to the optical axis, and has an annular shape perpendicular to the optical axis. The conical light having a sectional intensity is converted into a diffused light having a surface and emitted.
【0006】一方、アキシコンプリズム6´から出射す
る光も、アキシコンプリズム6´の屈折率と頂角によっ
て決定される角度で屈折するが、これらアキシコンプリ
ズム6,6´が同一の屈折率及び同一頂角を有するの
で、アキシコンプリズム6´から出射する光は、光軸に
平行な輪帯状の光束となる。On the other hand, the light emitted from the axicon prism 6 'is also refracted at an angle determined by the refractive index and the apex angle of the axicon prism 6'. And the same apex angle, the light emitted from the axicon prism 6 'becomes an annular light flux parallel to the optical axis.
【0007】従って、このような照明光学系によって形
成された輪帯光を、例えば共焦点型のレーザ走査顕微鏡
に適用した場合には、通常の顕微鏡に比べて、分解能が
向上し、焦点深度が増大する。又、このような輪帯光を
光描画装置やリペア装置に適用した場合には、微細で、
かつアスペクト比の高いパターンを試料に形成すること
ができる。Therefore, when the annular light formed by such an illumination optical system is applied to, for example, a confocal laser scanning microscope, the resolution is improved and the depth of focus is increased as compared with a normal microscope. Increase. When such ring light is applied to an optical drawing apparatus or a repair apparatus,
In addition, a pattern having a high aspect ratio can be formed on the sample.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような照明光学系では、輪帯状で光軸に平行となる光
束を得るためには、2個のアキシコンプリズム6,6´
を用いることが必要であり、かつこれらのアキシコンプ
リズム6,6´は、同一屈折率、同一頂角である必要が
ある。However, in the above-described illumination optical system, two axicon prisms 6, 6 'are required to obtain a light flux having a ring shape and being parallel to the optical axis.
And the axicon prisms 6, 6 'need to have the same refractive index and the same apex angle.
【0009】この場合、2個のアキシコンプリズム6,
6´が同一屈折率であるためには、同一の光学材料を使
用すれば問題ないが、同一頂角であるためには、高い加
工精度が必要となり、結果として製造コストが高くな
る。In this case, two axicon prisms 6,
In order for 6 ′ to have the same refractive index, there is no problem if the same optical material is used. However, to have the same apex angle, high processing accuracy is required, and as a result, the manufacturing cost is increased.
【0010】さらに、2個のアキシコンプリズム6,6
´を同軸に配置する必要があるために、組立・調整に手
間がかかり、結果としてコストが高くなる。そこで本発
明は、簡単かつ安価な構成で所望の輪帯状の光束を得る
ことが可能な照明光学系及びアキシコンプリズムを提供
することを目的とする。Further, two axicon prisms 6, 6
Since it is necessary to arrange the 'coaxially, the assembly and adjustment are troublesome, and as a result, the cost is increased. Therefore, an object of the present invention is to provide an illumination optical system and an axicon prism that can obtain a desired annular light beam with a simple and inexpensive configuration.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の請求項1の照明光学系によれば、コリメ
ートされたレーザ光を円錐状の波面を有する拡散光束に
変換する1個のアキシコンプリズムと、アキシコンプリ
ズムにより変換された円錐状のは面を有する拡散光束を
反射する反射部材と、反射部材で反射され、再度上記ア
キシコンプリズムを透過することによって得られる輪帯
状で光軸に平行となる光束を、上記コリメートされたレ
ーザ光と分離する光線分離手段とを備えている。To achieve the above object, according to the illumination optical system of the first aspect of the present invention, a collimated laser beam is converted into a diffused beam having a conical wavefront. Axicon prisms, a conical shape converted by the axicon prism, a reflecting member that reflects a diffused light beam having a surface, and an annular shape obtained by being reflected by the reflecting member and passing through the axicon prism again. And a light beam separating means for separating the light beam parallel to the optical axis from the collimated laser light.
【0012】従って、このような照明光学系であれば、
コリメートされたレーザ光はアキシコンプリズムに入射
し、このアキシコンプリズムに入射した光束は円錐状の
波面を有する拡散光束となり、反射部材で反射して、再
度アキシコンリズムに入射する。Therefore, with such an illumination optical system,
The collimated laser beam is incident on the axicon prism, and the light beam incident on the axicon prism is a diffused light beam having a conical wavefront, reflected by the reflecting member, and again incident on the axicon rhythm.
【0013】この場合、アキシコンプリズムを透過した
光束が、反射部材で反射してアキシコンプリズムに再度
入射することは、前述のように対向配置させた同一のア
キシコンプリズム2個を透過することと等価である。し
かも、出射される輪帯状光束が光軸と平行となるために
は、2個のアキシコンプリズムが同一屈折率、同一頂角
でなければならない。ところが、上記請求項1の構成の
ように反射部材を配置すると、入射光束を1個のアキシ
コンプリズムで2回透過させることができるので、アキ
シコンプリズムの頂角が何度であっても従来のように同
一屈折率、同一頂角にした2個のアキシコンプリズムを
用いた場合と透過である。In this case, the luminous flux transmitted through the axicon prism is reflected by the reflecting member and is incident again on the axicon prism, as described above, because the light beam transmitted through the two opposing axicon prisms arranged opposite to each other. Is equivalent to Moreover, in order for the emitted annular light flux to be parallel to the optical axis, the two axicon prisms must have the same refractive index and the same apex angle. However, when the reflecting member is disposed as in the above-described configuration, the incident light beam can be transmitted twice by one axicon prism, so that the axicon prism has a conventional apex angle no matter how many times. The transmission is the same as when two axicon prisms having the same refractive index and the same apex angle are used.
【0014】そして、アキシコンプリズムを透過し、入
射方向へ戻った輪帯状光束は、光線分離手段によって、
コリメートされたレーザ光(入射光束)と分離される。
これにより、アキシコンプリズムは1個でよく、しかも
その頂角の加工精度は必ずしも必要で無く、結果として
製造コストが低下する。The orbicular luminous flux transmitted through the axicon prism and returned in the incident direction is separated by the light beam separating means.
It is separated from the collimated laser light (incident light beam).
As a result, only one axicon prism is required, and the processing accuracy of the apex angle is not necessarily required. As a result, the manufacturing cost is reduced.
【0015】又、入射光線と出射光線の光軸を一致させ
るには、1個のアキシコンプリズムの位置決めだけでよ
く、組立・調整を簡単に行なうことができ、結果として
コストが低下する。Further, in order to make the optical axis of the incident light beam coincide with the optical axis of the outgoing light beam, only one axicon prism needs to be positioned, and assembly and adjustment can be easily performed, resulting in a reduction in cost.
【0016】もって、簡単かつ安価な構成で所望の輪帯
状の光束を得ることができる。本発明の請求項2の照明
光学系によれば、特に上記アキシコンプリズムと反射部
材との間の間隔を、光軸方向に可変自在に構成すること
が好ましい。Thus, a desired annular light beam can be obtained with a simple and inexpensive configuration. According to the illumination optical system of the second aspect of the present invention, it is particularly preferable that the interval between the axicon prism and the reflection member is configured to be variable in the optical axis direction.
【0017】このような構成とすることにより、輪帯状
の光束の径を任意に変えることも容易となる。本発明の
請求項3の照明光学系によれば、アキシコンプリズム底
面に反射面が形成され、かつコリメートされたレーザ光
を円錐状のは面を有する拡散光束に変換すると共に、反
射面で反射され、再度アキシコンプリズムを透過するこ
とによって得られる輪帯状で光軸に平行な光束に変換す
るアキシコンプリズムと、輪帯状で光軸に平行となる光
束を、コリメートされたレーザ光に対して分離する光線
分離手段とを備えている。With this configuration, it is easy to arbitrarily change the diameter of the annular light beam. According to the illumination optical system of the third aspect of the present invention, a reflection surface is formed on the bottom surface of the axicon prism, and the collimated laser light is converted into a diffused light beam having a conical surface, and reflected by the reflection surface. The axicon prism converts the light beam parallel to the optical axis into an annular shape obtained by transmitting through the axicon prism again, and the light beam parallel to the optical axis in the annular shape with respect to the collimated laser light. Light separating means for separating light.
【0018】このような照明光学系であれば、コリメー
トされたレーザ光はアキシコンプリズムに入射し、アキ
シコンプリズム底面の反射面で反射し、再度アキシコン
リズムを透過して出射する。このアキシコンリズムから
出射した光束は、輪帯状で光軸に平行となる光束とな
り、この輪帯状光束は、光線分離手段によって、コリメ
ートされたレーザ光と分離される。In such an illumination optical system, the collimated laser light enters the axicon prism, is reflected by the reflection surface on the bottom of the axicon prism, and is transmitted again through the axicon rhythm and emitted. The light beam emitted from this axicon rhythm becomes a light beam having a ring shape parallel to the optical axis, and this light beam is separated from the collimated laser light by the light beam separating means.
【0019】本発明の請求項4記載の照明光学系によれ
ば、光源に直線偏光を出射するレーザを用いる場合に
は、特に上記輪帯状光束をコリメートされたレーザ光と
分離する光線分離手段は、偏光ビームスプリッタと1/
4λ板とから構成することが好ましい。According to the illumination optical system of the fourth aspect of the present invention, when a laser emitting linearly polarized light is used as the light source, the light beam separating means for separating the annular light beam from the collimated laser light is particularly required. , Polarizing beam splitter and 1 /
It is preferable to use a 4λ plate.
【0020】ここで、偏光ビームスプリッタは、入射し
た光のうちP方向成分の偏光を透過し、S方向成分の偏
光を反射するので、レーザから出射される直線偏光の偏
光方向を、偏光ビームスプリッタの反射面のP方向と平
行になるように配置すると、レーザから出射される直線
偏光は、全て偏光ビームスプリッタを透過する。Here, the polarization beam splitter transmits the polarization of the P-direction component of the incident light and reflects the polarization of the S-direction component, so that the polarization direction of the linearly polarized light emitted from the laser is changed by the polarization beam splitter. When arranged so as to be parallel to the P direction of the reflection surface, all the linearly polarized light emitted from the laser passes through the polarization beam splitter.
【0021】そして、偏光ビームスプリッタを透過した
直線偏光は、1/4λ板に入射されるが、この時、1/
4λ板の光学軸を所定の方向を向くように配置すると、
1/4λ板を透過する光は、円偏光となる。この円偏光
は、前述のようにアキシコンプリズムに入射し、反射部
材で反射され、再びアキシコンプリズムを透過して輪帯
状光となり、1/4λ板に再度導かれる。Then, the linearly polarized light transmitted through the polarizing beam splitter is incident on a 4λ plate.
When the optical axis of the 4λ plate is arranged so as to face a predetermined direction,
Light transmitted through the λλ plate becomes circularly polarized light. The circularly polarized light enters the axicon prism as described above, is reflected by the reflection member, passes through the axicon prism again, becomes annular light, and is again guided to the 4λ plate.
【0022】1/4λ板に再度入射した円偏光は、入射
光線に対して偏光方向が90度回転した直線偏光に変換
されるので、偏光ビームスプリッタにはS方向成分の光
が入射し、全て反射される。The circularly polarized light that has re-entered the 4λ plate is converted into linearly polarized light whose polarization direction is rotated by 90 degrees with respect to the incident light, so that light of the S-direction component is incident on the polarization beam splitter. Is reflected.
【0023】このように偏光ビームスプリッタと1/4
λ板を組合わせることにより、レーザからの入射光と、
アキシコンプリズムを2回透過した際に形成される輪帯
状光とを分離することができるので、仮に輪帯状光の内
径が入射光の外径よりも小さい場合であっても、輪帯状
光は入射光と分離することができる。As described above, the polarization beam splitter and the 1/4
By combining the λ plate, the incident light from the laser and
Since the annular light formed when the light is transmitted through the axicon prism twice can be separated, even if the inner diameter of the annular light is smaller than the outer diameter of the incident light, the annular light is It can be separated from incident light.
【0024】本発明の請求項5記載の照明光学系によれ
ば、光線分離手段は、コリメートされたレーザ光をアキ
シコンプリズムに透過させると共に、アキシコンプリズ
ムにより変換された輪帯状の光束を、コリメートされた
レーザ光に対して分離する孔空きミラーを用いることが
好ましい。According to the illumination optical system of the fifth aspect of the present invention, the light beam separating means transmits the collimated laser beam to the axicon prism and converts the annular light beam converted by the axicon prism into a beam. It is preferable to use a perforated mirror that separates the collimated laser light.
【0025】このような照明光学系であれば、コリメー
トされたレーザ光は孔空きミラーの孔を通ってアキシコ
ンプリズムに入射し、反射部材で反射し、かつ輪帯状の
光束に変換されて孔空きミラーに戻り、この孔空きミラ
ーにより輪帯状の光束がコリメートされたレーザ光に対
して分離される。With such an illumination optical system, the collimated laser light enters the axicon prism through the hole of the perforated mirror, is reflected by the reflecting member, and is converted into a ring-shaped light beam to form the hole. Returning to the empty mirror, the annular mirror separates the annular light beam from the collimated laser light.
【0026】本発明の請求項6のアキシコンプリズムに
よれば、アキシコンプリズム底面に反射面が形成されて
いる。このようなアキシコンプリズムであれば、コリメ
ートされたレーザ光はアキシコンプリズムに入射し、ア
キシコンプリズム底面の反射面で反射し、再度アキシコ
ンリズムを透過して出射する。このアキシコンリズムか
ら出射した光束は円錐状の波面を有する拡散光束とな
り、輪帯状で光軸に平行な光束となる。According to the axicon prism of the sixth aspect of the present invention, the reflection surface is formed on the bottom surface of the axicon prism. With such an axicon prism, the collimated laser light enters the axicon prism, is reflected by the reflection surface on the bottom surface of the axicon prism, passes through the axicon rhythm again, and exits. The light beam emitted from the axicon rhythm becomes a diffuse light beam having a conical wavefront, and becomes a light beam parallel to the optical axis in an annular shape.
【0027】[0027]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。 (第1の実施の形態)図1(a)(b)は、本実施の形態によ
る照明光学系の構成例を示す概念図であり、図6と同一
要素には同一符号を付して示している。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. (First Embodiment) FIGS. 1A and 1B are conceptual diagrams showing a configuration example of an illumination optical system according to the present embodiment. The same elements as those in FIG. ing.
【0028】すなわち、図1(a)(b)に示すように、本実
施の形態の照明光学系は、偏光ビームスプリッタ2及び
1/4波長板(以下、1/4λ板と称する)4からなる
光線分離手段と、1個のアキシコンプリズム6と、反射
部材であるミラー8とから構成されている。なお、アキ
シコンプリズム6は、円錐状の面(円錐面)と、この円
錐面に対して反対側の平坦な面(底面)とから構成され
ている。That is, as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the illumination optical system of the present embodiment includes a polarizing beam splitter 2 and a quarter-wave plate (hereinafter, referred to as a quarter-λ plate) 4. Of light separating means, one axicon prism 6, and a mirror 8 as a reflecting member. The axicon prism 6 has a conical surface (conical surface) and a flat surface (bottom surface) opposite to the conical surface.
【0029】又、図示しない直線偏光を発するレーザ光
源と偏光ビームスプリッタ2とは、直線偏光の偏光方向
と偏光ビームスプリッタ2の反対面のP方向とが平行と
なるように配置されている。A laser light source (not shown) that emits linearly polarized light and the polarization beam splitter 2 are arranged such that the polarization direction of the linearly polarized light and the P direction on the opposite surface of the polarization beam splitter 2 are parallel.
【0030】さらに、1/4λ板4は、その光学軸の方
向が偏光ビームスプリッタ2を透過したP方向の直線偏
光が円偏光となるように配置されている。レーザ光源か
ら出射される直線偏光は、偏光ビームスプリッタ2を透
過し、1/4λ板4で円偏光となってアキシコンプリズ
ム6に入射し、このアキシコンプリズム6を透過した
後、ミラー8で反射し、再度アキシコンプリズム6、1
/4λ板4を通過して、偏光ビームスプリッタ2に対し
てS方向成分のみの直線偏光となり、偏光ビームスプリ
ッタ2で反射される。Further, the λλ plate 4 is arranged such that the direction of the optical axis thereof is linearly polarized light in the P direction transmitted through the polarizing beam splitter 2 to be circularly polarized light. The linearly polarized light emitted from the laser light source passes through the polarization beam splitter 2, becomes circularly polarized light by the 4λ plate 4, enters the axicon prism 6, passes through the axicon prism 6, and then passes through the mirror 8. The light is reflected, and again the axicon prisms 6, 1
The light passes through the / 4λ plate 4 and becomes linearly polarized light having only the S-direction component with respect to the polarization beam splitter 2, and is reflected by the polarization beam splitter 2.
【0031】アキシコンプリズム6は、1/4λ板4に
より出射した円偏光を、円錐状の波面を有する拡散光束
に変換する作用を有している。又、ミラー8は、アキシ
コンプリズム6により変換された円錐状のは面を有する
拡散光束を反射し、再度アキシコンプリズム6に入射さ
せる作用を有している。The axicon prism 6 has a function of converting the circularly polarized light emitted from the 4λ plate 4 into a diffused light beam having a conical wavefront. The mirror 8 has a function of reflecting the diffused light beam having a conical surface converted by the axicon prism 6 and causing the light to enter the axicon prism 6 again.
【0032】そして、このミラー8で反射された光束は
再度アキシコンプリズム6を透過することによって、上
記輪帯状で光軸に平行となる構成となっている。一方、
本実施の形態では、図1(b) に示すように、上記アキシ
コンプリズム6とミラー8との間の間隔を、光軸方向に
対して可変自在に構成する。The light beam reflected by the mirror 8 passes through the axicon prism 6 again, so that the light beam is in the above-mentioned annular shape and is parallel to the optical axis. on the other hand,
In the present embodiment, as shown in FIG. 1B, the distance between the axicon prism 6 and the mirror 8 is configured to be variable in the optical axis direction.
【0033】次に、以上のように構成された第1の実施
の形態の照明光学系の作用について説明する。図1(a)
において、コリメートされた不図示のレーザ光源から出
射された光束は、偏光ビームスプリッタ2を透過し、1
/4λ板4で円偏光に変換されて、アキシコンプリズム
6に入射される。Next, the operation of the illumination optical system according to the first embodiment configured as described above will be described. Fig. 1 (a)
, A collimated light beam emitted from a laser light source (not shown) passes through the polarizing beam splitter 2 and
The light is converted into circularly polarized light by the / 4λ plate 4 and is incident on the axicon prism 6.
【0034】アキシコンプリズム6に入射した光束は、
円錐状の波面を有する拡散光束となり、ミラー8で反射
されて、再度アキシコンリズム6に入射される。この場
合、アキシコンプリズム6を透過した光束が、ミラー8
で反射されてアキシコンプリズム6に再度入射すること
は、図1(a) の破線で示すように、対向配置された同一
のアキシコンプリズム2個を透過することと等価である
ので、輪帯状の光束となる。The light beam incident on the axicon prism 6 is
The light becomes a diffused light beam having a conical wavefront, is reflected by the mirror 8, and is incident on the axicon rhythm 6 again. In this case, the light beam transmitted through the axicon prism 6 is reflected by the mirror 8
Is reflected by the axicon prism 6 and is incident again on the axicon prism 6, as shown by the broken line in FIG. Of light.
【0035】又、アキシコンプリズム6を透過した輪帯
状の光束は、再度1/4λ板4を通過する際に、入射光
に対して偏光方向が90度回転するので、偏光ビームス
プリッタ2で反射され、コリメートされた不図示のレー
ザ光源から出射された光束(入射光束)と分離される。When the zonal light beam transmitted through the axicon prism 6 passes through the 1 / λ plate 4 again, its polarization direction is rotated by 90 degrees with respect to the incident light, so that it is reflected by the polarization beam splitter 2. Then, the light is separated from a collimated light beam (incident light beam) emitted from a laser light source (not shown).
【0036】さらに、この場合、アキシコンプリズム6
を2回透過するので、アキシコンプリズム6の頂角によ
らず、必ず光軸に平行な光束となるため、アキシコンプ
リズム6の光軸が、入射コリメート光の光軸と一致して
いれば、輪帯状光束の光軸も、入射コリメート光の光軸
と一致する。Further, in this case, the axicon prism 6
Is transmitted twice, so that the light flux is always parallel to the optical axis regardless of the apex angle of the axicon prism 6. Therefore, if the optical axis of the axicon prism 6 matches the optical axis of the incident collimated light, The optical axis of the annular light flux also coincides with the optical axis of the incident collimated light.
【0037】又、図1(b) に示すように、アキシコンプ
リズム6とミラー8との間の間隔を変化させることによ
って、輪帯状光束の径を任意に変化させることができ
る。上述したように、上記第1の実施の形態の照明光学
系は、コリメートされたレーザ光を円錐状の波面を有す
る拡散光束に変換する1個のアキシコンプリズム6と、
アキシコンプリズム6により変換された円錐状の波面を
有する拡散光束を反射するミラー8と、ミラー8で反射
され、再度アキシコンプリズム6を透過することによっ
て得られる輪帯状で光軸に平行となる光束を、上記コリ
メートされたレーザ光と分離する偏光ビームスプリッタ
2及び1/4λ板4からなる光線分離手段とから構成し
たものである。Further, as shown in FIG. 1B, by changing the distance between the axicon prism 6 and the mirror 8, the diameter of the annular light beam can be changed arbitrarily. As described above, the illumination optical system according to the first embodiment includes one axicon prism 6 that converts the collimated laser light into a diffused light beam having a conical wavefront;
A mirror 8 for reflecting a diffused light beam having a conical wavefront converted by the axicon prism 6, and an annular shape parallel to the optical axis which is reflected by the mirror 8 and transmitted through the axicon prism 6 again. The light beam is composed of a collimated laser beam and a polarizing beam splitter 2 for separating the collimated laser beam and a light beam separating means including a λλ plate 4.
【0038】従って、アキシコンプリズム6は1個でよ
く、しかもその頂角の加工精度は必ずしも必要で無く、
結果として製造コストが低下する。又、入射光線と出射
光線の光軸を一致させるには、1個のアキシコンプリズ
ム6とミラー8の位置決めだけでよく、組立・調整を簡
単に行なうことができ、結果としてコストが低下する。Accordingly, only one axicon prism 6 is required, and the processing accuracy of the apex angle is not necessarily required.
As a result, manufacturing costs are reduced. Further, in order to make the optical axis of the incident light beam coincide with the optical axis of the outgoing light beam, only one axicon prism 6 and mirror 8 need to be positioned, and assembling and adjustment can be performed easily. As a result, the cost is reduced.
【0039】これにより、簡単かつ安価な構成で所望の
輪帯状の光束を得ることが可能となる。又、アキシコン
プリズム6とミラー8との間の間隔を、光軸方向に可変
に構成しているので、輪帯状の光束の径を任意に変える
ことも容易となる。As a result, a desired annular light beam can be obtained with a simple and inexpensive configuration. Further, since the distance between the axicon prism 6 and the mirror 8 is configured to be variable in the optical axis direction, it is easy to arbitrarily change the diameter of the annular light flux.
【0040】さらに、偏光ビームスプリッタ2と1/4
λ板4とにより、輪帯状光束をコリメートされたレーザ
光に対して分離するようにしているので、仮に輪帯状光
束の内径が入射光より小さい場合でも、輪帯状光束を入
射光と分離することが可能となる。Further, the polarization beam splitters 2 and 1/4
Since the annular light beam is separated from the collimated laser light by the λ plate 4, even if the inner diameter of the annular light beam is smaller than the incident light, the annular light beam can be separated from the incident light. Becomes possible.
【0041】(第2の実施の形態)図2は、第2の実施
の形態による照明光学系の構成例を示す概念図であり、
図1と同一要素には同一符号を付して示している。(Second Embodiment) FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example of the configuration of an illumination optical system according to a second embodiment.
The same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
【0042】すなわち、図2に示すように、本実施の形
態の照明光学系は、光線分離手段である孔空きミラー1
0と、1個のアキシコンプリズム6と、反射部材である
ミラー8とから構成している。That is, as shown in FIG. 2, the illumination optical system according to the present embodiment has a perforated mirror 1 serving as a light beam separating means.
0, one axicon prism 6 and a mirror 8 as a reflection member.
【0043】孔空きミラー10は、後述する輪帯状で光
軸に平行となる光束を、図示しないコリメートされたレ
ーザ光源から出射された光束と分離する作用を有するも
のとなっている。The perforated mirror 10 has a function of separating a light beam, which is parallel to the optical axis and has a ring shape described later, from a light beam emitted from a collimated laser light source (not shown).
【0044】アキシコンプリズム6は、孔空きミラー1
0を通過した光束を、円錐状の波面を有した拡散光束に
変換する作用を有している。ミラー8は、アキシコンプ
リズム6により変換された円錐状の波面を有する拡散光
束を反射し、再度アキシコンプリズム6に入射させる作
用を有している。The axicon prism 6 has a perforated mirror 1
It has a function of converting a light beam passing through 0 into a diffuse light beam having a conical wavefront. The mirror 8 has a function of reflecting the diffused light beam having a conical wavefront converted by the axicon prism 6 and causing the light beam to enter the axicon prism 6 again.
【0045】そして、上記同様に、ミラー8で反射され
た光束は、再度アキシコンプリズム6を透過することに
よって、上記輪帯状で光軸に平行な光束となるようにし
ている。In the same manner as described above, the light beam reflected by the mirror 8 is transmitted through the axicon prism 6 again, so that it becomes a light beam in the above-mentioned annular shape parallel to the optical axis.
【0046】ここで、孔空きミラー10の内径は、入射
光線の径よりも大きく、輪帯状光束の内径よりも小さい
ものに形成されている。次に、以上のように構成した第
2の実施の形態の照明光学系の作用について説明する。Here, the inner diameter of the perforated mirror 10 is formed to be larger than the diameter of the incident light beam and smaller than the inner diameter of the annular light beam. Next, the operation of the illumination optical system according to the second embodiment configured as described above will be described.
【0047】図2において、コリメートされた不図示の
レーザ光源から出射された光束は、孔空きミラー10を
通過して、アキシコンプリズム6に入射される。アキシ
コンプリズム6に入射した光束は、円錐状の波面を有す
る拡散光束となり、ミラー8で反射されて、再度アキシ
コンリズム6に入射される。In FIG. 2, a collimated light beam emitted from a laser light source (not shown) passes through a perforated mirror 10 and is incident on an axicon prism 6. The light beam incident on the axicon prism 6 becomes a diffuse light beam having a conical wavefront, is reflected by the mirror 8, and is again incident on the axicon rhythm 6.
【0048】この場合、アキシコンプリズム6を透過し
た光束は、ミラー8で反射されてアキシコンプリズム6
に再度入射する。このことは、前述したように、対向配
置された同一のアキシコンプリズム2個を透過すること
と等価であるので、輪帯状の光束となる。In this case, the light beam transmitted through the axicon prism 6 is reflected by the mirror 8 and
Again. Since this is equivalent to transmitting the same two axicon prisms arranged opposite to each other as described above, the light flux becomes a ring-shaped light flux.
【0049】又、アキシコンプリズム6を透過した輪帯
状の光束は、孔空きミラー10で反射されて、コリメー
トされた不図示のレーザ光源から出射された光束(入射
光束)と分離される。The orbicular light beam transmitted through the axicon prism 6 is reflected by the perforated mirror 10 and separated from the collimated light beam (incident light beam) emitted from a laser light source (not shown).
【0050】さらに、この場合、アキシコンプリズム6
を2回透過するので、アキシコンプリズム6の頂角によ
らず、必ず光軸に平行な光束となるため、アキシコンプ
リズム6の光軸が、入射コリメート光の光軸と一致して
いれば、輪帯状光束の光軸も、入射コリメート光の光軸
と一致する。Further, in this case, the axicon prism 6
Is transmitted twice, so that the light flux is always parallel to the optical axis regardless of the apex angle of the axicon prism 6. Therefore, if the optical axis of the axicon prism 6 matches the optical axis of the incident collimated light, The optical axis of the annular light flux also coincides with the optical axis of the incident collimated light.
【0051】又、前述と同様にアキシコンプリズム6と
ミラー8との間の間隔を変化させることによって、輪帯
状光束の径を任意に変えることができる。上述したよう
に、上記第2の実施の形態の照明光学系は、コリメート
されたレーザ光を円錐状の波面を有する拡散光束に変換
する1個のアキシコンプリズム6と、アキシコンプリズ
ム6により変換された円錐状の波面を有する拡散光束を
反射するミラー8と、ミラー8で反射され、再度アキシ
コンプリズム6を透過することによって得られる輪帯状
で光軸に平行となる光束を、上記コリメートされたレー
ザ光と分離する孔空きミラー10とから構成したもので
ある。Also, by changing the distance between the axicon prism 6 and the mirror 8 as described above, the diameter of the orbicular light beam can be changed arbitrarily. As described above, the illumination optical system according to the second embodiment includes one axicon prism 6 for converting the collimated laser beam into a diffused light beam having a conical wavefront, and the axicon prism 6 for conversion. A mirror 8 for reflecting the diffused light beam having the conical wavefront, and an orbicular light beam parallel to the optical axis, which is reflected by the mirror 8 and transmitted again through the axicon prism 6, is collimated. And a perforated mirror 10 for separating the laser beam from the laser beam.
【0052】従って、アキシコンプリズム6は1個でよ
く、しかもその頂角の加工精度は必ずしも必要で無く、
結果として製造コストが低下する。又、入射光線と出射
光線の光軸を一致させるには、1個のアキシコンプリズ
ム6とミラー8の位置決めだけでよく、組立・調整を簡
単に行なうことができ、結果としてコストが低下する。Therefore, only one axicon prism 6 is required, and the machining accuracy of the apex angle is not necessarily required.
As a result, manufacturing costs are reduced. Further, in order to make the optical axis of the incident light beam coincide with the optical axis of the outgoing light beam, only one axicon prism 6 and mirror 8 need to be positioned, and assembling and adjustment can be performed easily. As a result, the cost is reduced.
【0053】これにより、簡単かつ安価な構成で所望の
輪帯状の光束を得ることが可能となる。又、アキシコン
プリズム6とミラー8との間の間隔を、光軸方向に可変
に構成するので、輪帯状の光束の径を任意に変えること
も容易となる。As a result, a desired annular light beam can be obtained with a simple and inexpensive configuration. Further, since the distance between the axicon prism 6 and the mirror 8 is configured to be variable in the optical axis direction, it is easy to arbitrarily change the diameter of the annular light flux.
【0054】なお、アキシコンプリズム6は、円錐面が
ミラー8の方向を向くように配置してもよい。 (第3の実施の形態)図3は、第3の実施の形態による
照明光学系の構成例を示す概念図であり、図1と同一要
素には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。The axicon prism 6 may be arranged so that the conical surface faces the mirror 8. (Third Embodiment) FIG. 3 is a conceptual diagram showing a configuration example of an illumination optical system according to a third embodiment. The same elements as those in FIG. I do.
【0055】この照明光学系は、偏光ビームスプリッタ
2及び1/4λ板4からなる光線分離手段と、1個のそ
の底面に反射面、例えばミラーコーティング12が施さ
れたアキシコンプリズム11とから構成されている。This illumination optical system comprises a light beam splitting means comprising a polarizing beam splitter 2 and a 1 / 4.lambda. Plate 4, and an axicon prism 11 having a reflecting surface, for example, a mirror coating 12 on its bottom surface. Have been.
【0056】このうちアキシコンプリズム11は、頂角
を1/4λ板4側に向けて配置され、1/4λ板4から
出射した円偏光を入射して底面のミラーコーティング1
2で反射すると共に、出射した円偏光を円錐状の波面を
有する拡散光束に変換する作用を有している。Among them, the axicon prism 11 is disposed with the apex angle directed toward the 4λ plate 4 side, receives the circularly polarized light emitted from the 4λ plate 4 and receives the mirror coating 1 on the bottom surface.
2 and has a function of converting the emitted circularly polarized light into a diffused light beam having a conical wavefront.
【0057】次に、以上のように構成された第3の実施
の形態の照明光学系の作用について説明する。レーザ光
源から出射されコリメートされた光束は、偏光ビームス
プリッタ2を透過し、1/4λ板4で円偏光に変換され
て、アキシコンプリズム11に入射される。Next, the operation of the illumination optical system according to the third embodiment configured as described above will be described. The collimated light beam emitted from the laser light source passes through the polarization beam splitter 2, is converted into circularly polarized light by the λλ plate 4, and is incident on the axicon prism 11.
【0058】このアキシコンプリズム11は、入射した
円偏光をその底面に形成されたミラーコーティング12
で反射すると共に、円偏光を円錐状の波面を有する拡散
光束に変換して出射する。The axicon prism 11 converts the incident circularly polarized light into a mirror coating 12 formed on its bottom surface.
And converts the circularly polarized light into a diffused light beam having a conical wavefront and emits it.
【0059】このように、アキシコンプリズム内11を
透過した光束が、ミラーコーティング12で反射され、
再びアキシコンプリズム11内を透過することは、図3
破線で示すように、対向配置された同一のアキシコンプ
リズム2個を通過することと等価であるので、輪帯状の
光束となる。As described above, the light beam transmitted through the inside of the axicon prism 11 is reflected by the mirror coating 12,
Transmission through the axicon prism 11 again is as shown in FIG.
As indicated by the broken line, the light beam is equivalent to passing through the same two axicon prisms arranged opposite to each other, so that the light beam has a ring-like shape.
【0060】又、アキシコンプリズム11を透過した輪
帯状の光束は、再度1/4λ板4を透過する際に、入射
光に対して偏光方向が90度回転するので、偏光ビーム
スプリッタ2で反射されて、コリメートされた不図示の
レーザ光源から出射された光束(入射光束)と分離され
る。The zonal luminous flux transmitted through the axicon prism 11 is reflected by the polarization beam splitter 2 because the polarization direction of the luminous flux is rotated by 90 degrees with respect to the incident light when the luminous flux is transmitted again through the 4λ plate 4. Then, it is separated from a collimated light beam (incident light beam) emitted from a laser light source (not shown).
【0061】さらに、この場合、アキシコンプリズム6
を2回透過するので、アキシコンプリズム11の頂角に
よらず、必ず光軸に平行な光束となるため、アキシコン
プリズム11の光軸が、入射コリメート光の光軸と一致
していれば、輪帯状光束の光軸も、入射コリメート光の
光軸と一致する。Further, in this case, the axicon prism 6
Is transmitted twice, so that the light flux is always parallel to the optical axis regardless of the apex angle of the axicon prism 11. Therefore, if the optical axis of the axicon prism 11 matches the optical axis of the incident collimated light, The optical axis of the annular light flux also coincides with the optical axis of the incident collimated light.
【0062】上述したように、上記第3の実施の形態の
照明光学系は、アキシコンプリズム底面にミラーコーテ
ィング12が施され、かつコリメートされたレーザ光を
円錐状の波面を有する拡散光束に変換するアキシコンプ
リズム11と、ミラーコーティング12で反射され、再
度アキシコンプリズム11を透過することによって得ら
れる輪帯状で光軸に平行となる光束を、コリメートされ
たレーザ光に対して分離する偏光ビームスプリッタ2及
び1/4λ板4光線分離手段との光線分離手段から構成
したものである。As described above, in the illumination optical system of the third embodiment, the mirror coating 12 is applied to the bottom of the axicon prism, and the collimated laser light is converted into a diffused light having a conical wavefront. Axicon prism 11 and a polarized beam that separates, from collimated laser light, a luminous flux that is reflected by the mirror coating 12 and that is parallel to the optical axis and that is obtained by passing through the axicon prism 11 again. The beam splitter comprises a splitter 2 and a 4λ plate and a beam splitting means with four beam splitting means.
【0063】従って、上記第1の実施の形態と同様に、
アキシコンプリズム11は1個でよく、しかもその頂角
の加工精度は必ずしも必要で無く、結果として製造コス
トが低下する。又、入射光線と出射光線の光軸を一致さ
せるには、1個のアキシコンプリズム11の位置決めだ
けでよく、組立・調整を簡単に行なうことができ、結果
としてコストが低下する。Therefore, similarly to the first embodiment,
Only one axicon prism 11 is required, and the processing accuracy of the apex angle is not always necessary, and as a result, the manufacturing cost is reduced. Further, in order to make the optical axis of the incident light beam coincide with the optical axis of the outgoing light beam, it is only necessary to position one axicon prism 11, and assembly and adjustment can be easily performed, resulting in a reduction in cost.
【0064】これにより、簡単かつ安価な構成で所望の
輪帯状の光束を得ることが可能となる。さらに、偏光ビ
ームスプリッタ2と1/4λ板4とにより、輪帯状光束
をコリメートされたレーザ光に対して分離するようにし
ているので、仮に輪帯状光束の内径が入射光より小さい
場合でも、輪帯状光束を入射光と分離することが可能と
なる。Thus, it is possible to obtain a desired annular light beam with a simple and inexpensive configuration. Further, the annular beam is separated from the collimated laser beam by the polarization beam splitter 2 and the λλ plate 4, so even if the inner diameter of the annular beam is smaller than the incident light, It is possible to separate the belt-like light beam from the incident light.
【0065】(第4の実施の形態)図3は、第4の実施
の形態による照明光学系の構成例を示す概念図であり、
図1と同一要素には同一符号を付してその詳しい説明は
省略する。(Fourth Embodiment) FIG. 3 is a conceptual diagram showing a configuration example of an illumination optical system according to a fourth embodiment.
The same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.
【0066】レーザ光の光軸上には、孔空きミラー13
が配置されている。この孔空きミラー13は、アキシコ
ンプリズム11のミラーコーティング12で反射され、
再度アキシコンプリズム11を透過することによって得
られる輪帯状で光軸に平行となる光束を、コリメートさ
れたレーザ光に対して分離する光線分離手段としての作
用を有するものである。On the optical axis of the laser beam, a perforated mirror 13 is provided.
Is arranged. The perforated mirror 13 is reflected by the mirror coating 12 of the axicon prism 11,
It has a function as a light beam separating means for separating a light flux having an annular shape and being parallel to the optical axis, which is obtained by transmitting the light again through the axicon prism 11, to the collimated laser light.
【0067】次に、以上のように構成された第4の実施
の形態の照明光学系の作用について説明する。レーザ光
源から出射されたコリメートされた光束は、孔空きミラ
ー13の孔を通過し、アキシコンプリズム11に入射さ
れる。Next, the operation of the illumination optical system according to the fourth embodiment configured as described above will be described. The collimated light beam emitted from the laser light source passes through the hole of the perforated mirror 13 and enters the axicon prism 11.
【0068】このアキシコンプリズム11は、入射した
光束をその底面に形成されたミラーコーティング12で
反射すると共に、光束を円錐状の波面を有する拡散光束
に変換して出射する。The axicon prism 11 reflects the incident light beam on the mirror coating 12 formed on the bottom surface thereof, and converts the light beam into a diffused light beam having a conical wavefront and emits the light beam.
【0069】このようにアキシコンプリズム内11を透
過した光束が、ミラーコーティング12で反射され、再
びアキシコンプリズム11内を透過することは、対向配
置された同一のアキシコンプリズム2個を透過すること
と等価であるので、輪帯状の光束となる。The light beam transmitted through the inside of the axicon prism 11 is reflected by the mirror coating 12 and transmitted through the axicon prism 11 again, so that the light beam is transmitted through two identical axicon prisms arranged opposite to each other. This is equivalent to a ring-shaped light flux.
【0070】そして、アキシコンプリズム11から出射
された輪帯状の光束は、孔空きミラー13のミラー部分
で反射し、コリメートされたレーザ光と分離される。こ
の場合、アキシコンプリズム11を2回透過するので、
アキシコンプリズム11の頂角によらず、必ず光軸に平
行な光束となるため、アキシコンプリズム11の光軸
が、入射コリメート光の光軸と一致していれば、輪帯状
光束の光軸も、入射コリメート光の光軸と一致する。The annular luminous flux emitted from the axicon prism 11 is reflected by the mirror portion of the perforated mirror 13 and separated from the collimated laser light. In this case, since the light passes through the axicon prism 11 twice,
Since the light flux is always parallel to the optical axis regardless of the apex angle of the axicon prism 11, if the optical axis of the axicon prism 11 matches the optical axis of the incident collimated light, the optical axis of the annular light flux Also coincides with the optical axis of the incident collimated light.
【0071】上述したように、上記第4の実施の形態の
照明光学系は、アキシコンプリズム底面にミラーコーテ
ィング12が施され、かつコリメートされたレーザ光を
円錐状の波面を有する拡散光束に変換するアキシコンプ
リズム11と、このアキシコンプリズム11により得ら
れる輪帯状で光軸に平行となる光束を、コリメートされ
たレーザ光に対して分離する孔空きミラー13とから構
成したものである。従って、上記第4の実施の形態の照
明光学系であれば、上記第3の実施の形態と同様の効果
を奏することは言うまでもない。As described above, in the illumination optical system of the fourth embodiment, the mirror coating 12 is applied to the bottom of the axicon prism, and the collimated laser light is converted into a diffused light having a conical wavefront. An axicon prism 11 and a perforated mirror 13 for separating a light flux parallel to the optical axis in an annular shape obtained by the axicon prism 11 are separated from collimated laser light. Therefore, it goes without saying that the illumination optical system according to the fourth embodiment has the same effects as those of the third embodiment.
【0072】[0072]
【実施例】以下、本発明を適用した具体的な一実施例に
ついて、図面を参照して詳細に説明する。図5は、本発
明による照明光学系を共焦点型のレーザ走査顕微鏡(C
LSM)に適用した場合の一実施例を示す構成図であ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a specific embodiment to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 5 shows that the illumination optical system according to the present invention has a confocal laser scanning microscope (C
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating an embodiment when applied to LSM).
【0073】なお、本実施例では、照明光学系の光線分
離手段として、前述した孔空きミラー10を用いる場合
について述べることとし、図2と同一要素には同一符号
を付して示している。In this embodiment, the case where the above-described perforated mirror 10 is used as the light beam separating means of the illumination optical system will be described, and the same elements as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.
【0074】図5において、コリメートされた不図示の
レーザ光源から出射された光束は、孔空きミラー10を
通過し、アキシコンプリズム6に入射される。アキシコ
ンプリズム6に入射した光束は、円錐状の波面を有する
拡散光束となり、ミラー8で反射されて、再度アキシコ
ンリズム6に入射される。In FIG. 5, a collimated light beam emitted from a laser light source (not shown) passes through a perforated mirror 10 and is incident on an axicon prism 6. The light beam incident on the axicon prism 6 becomes a diffuse light beam having a conical wavefront, is reflected by the mirror 8, and is again incident on the axicon rhythm 6.
【0075】そして、アキシコンプリズム6を透過した
輪帯状の光束は、孔空きミラー10で反射されて、コリ
メートされた不図示のレーザ光源から出射された光束
(入射光束)と分離される。The orbicular light beam transmitted through the axicon prism 6 is reflected by the perforated mirror 10 and separated from the collimated light beam (incident light beam) emitted from a laser light source (not shown).
【0076】この場合、孔空きミラー10の内径は、入
射光線の径よりも大きく、輪帯状光束の内径よりも小さ
いものとなっている。このため、孔空きミラー10で反
射された輪帯状光束は、ビームレデューサ15で、輪帯
度(輪帯状光束の内径と外径との比)を変えずに、外径
のみが対物レンズ28の瞳を満たすように所定の径に変
換され、ビームスプリッタ14を透過して、第1の光偏
向器16(以下、単に光偏向器16と称する)に入射す
る。In this case, the inner diameter of the perforated mirror 10 is larger than the diameter of the incident light beam and smaller than the inner diameter of the annular light beam. For this reason, the orbicular luminous flux reflected by the perforated mirror 10 is changed by the beam reducer 15 without changing the degree of orbicularity (ratio between the inner and outer diameters of the orbicular luminous flux) and only the outer diameter of the objective lens 28 is changed. The light is converted into a predetermined diameter so as to fill the pupil, passes through the beam splitter 14, and enters the first optical deflector 16 (hereinafter, simply referred to as the optical deflector 16).
【0077】そして、この光偏向器16は、対物レンズ
28の瞳30と共役な位置に配置されている。よって、
光偏向器16が偏向を行なっていない場合には、輪帯状
光束は光軸に沿って進む。The optical deflector 16 is arranged at a position conjugate with the pupil 30 of the objective lens 28. Therefore,
When the light deflector 16 is not deflecting, the orbicular luminous flux travels along the optical axis.
【0078】又、光偏向器16が偏向を行なっている場
合、すなわち輪帯状光束を走査する場合には、光偏向器
16が瞳30の位置に設けられているので、輪帯状光束
の方向は軸外主光線と一致する。When the light deflector 16 is deflecting, that is, when scanning an annular light beam, the light deflector 16 is provided at the position of the pupil 30. Coincides with the off-axis chief ray.
【0079】次に、これらの輪帯状光束は、各瞳伝送レ
ンズ18及び20を通って、瞳位置に配置された第2の
光偏向器22(以下、単に光偏向器22と称する)に入
射される。Next, these annular light fluxes pass through the respective pupil transmission lenses 18 and 20 and enter a second optical deflector 22 (hereinafter simply referred to as an optical deflector 22) disposed at the pupil position. Is done.
【0080】なお、この光偏向器22は、二次元走査の
うちX方向の走査を光偏向器16はY方向の走査を行な
うように構成してあるものとする。光偏向器16及び光
偏向器22によって二次元的に走査された光ビームは、
瞳投影レンズ24及び結像レンズ26により、対物レン
ズ28の瞳30に入射される。It is assumed that the optical deflector 22 is configured to perform scanning in the X direction and the optical deflector 16 is configured to perform scanning in the Y direction among the two-dimensional scanning. The light beam two-dimensionally scanned by the light deflector 16 and the light deflector 22 is
The light enters the pupil 30 of the objective lens 28 by the pupil projection lens 24 and the imaging lens 26.
【0081】そして、輪帯状光束は、対物レンズ28に
よって試料32上に回折することによって制限される点
状光を生じる。又、光偏向器16及び光偏向器22を、
XYの二次元走査させることによって、点状光が試料3
2を二次元走査する。Then, the annular luminous flux generates a point light which is limited by being diffracted onto the sample 32 by the objective lens 28. Further, the light deflector 16 and the light deflector 22 are
By performing the XY two-dimensional scanning, the point light is changed to the sample 3.
2 is scanned two-dimensionally.
【0082】試料32から反射された光ビームは、対物
レンズ28とその瞳30を通り、さらに結像レンズ26
を通って一旦結像される。この結像面が、通常の光学顕
微鏡で像を観察する面である。さらに、光ビームは、瞳
投影レンズ24により光偏向器22に戻ってくる。The light beam reflected from the sample 32 passes through the objective lens 28 and its pupil 30, and further passes through the image forming lens 26.
Is imaged once. This imaging surface is a surface on which an image is observed with a normal optical microscope. Further, the light beam returns to the light deflector 22 by the pupil projection lens 24.
【0083】このように、反射ビームは、試料32に入
射した時と全く同じ経路を逆に通ってビームスプリッタ
14に戻り、ビームスプリッタ14により取り出され
る。この場合、反射ビームが、対物レンズ28の瞳30
と共役な位置に配置された光偏向器16,22を通過し
て戻ってきているので、軸外を走査しても検出ビームは
動かない。As described above, the reflected beam returns to the beam splitter 14 through the exactly same path as when it entered the sample 32, and is taken out by the beam splitter 14. In this case, the reflected beam passes through the pupil 30 of the objective lens 28.
Since the light beam returns after passing through the optical deflectors 16 and 22 arranged at positions conjugate with the above, the detection beam does not move even when scanning is performed off-axis.
【0084】そして、検出ビームは、集光レンズ34に
よって点状に絞られ、点状に絞られた位置にピンホール
36を設けて、その後方の検出器38で検出することに
より、通常のレーザ走査顕微鏡(CLSM)よりも、高
解像で長焦点深度の画像を得ることができる。Then, the detection beam is narrowed down to a point by the condenser lens 34, a pinhole 36 is provided at the position narrowed down to a point, and a detector 38 behind the pinhole 36 detects the detection beam. An image with a higher resolution and a longer focal depth can be obtained than with a scanning microscope (CLSM).
【0085】ここで、アキシコンプリズム6の頂角が加
工精度によってばらついた場合、輪帯状光束の径が変化
することになるが、このような場合でも、アキシコンプ
リズム6とミラー8との間の間隔を可変とすることによ
って、容易に輪帯状光束の外径を対物レンズ28の瞳径
に合わせることができる。Here, if the apex angle of the axicon prism 6 varies due to the processing accuracy, the diameter of the orbicular luminous flux changes. Even in such a case, the distance between the axicon prism 6 and the mirror 8 is changed. Is variable, the outer diameter of the annular luminous flux can be easily adjusted to the pupil diameter of the objective lens 28.
【0086】さらに、このような顕微鏡システムでは、
一般にレボルバに複数の対物レンズが配置され、切換可
能となっているが、同様にアキシコンプリズム6とミラ
ー8との間の間隔を変えることによって、輪帯状光束の
外径を各対物レンズの瞳径に合わせることができる。Further, in such a microscope system,
In general, a plurality of objective lenses are arranged on a revolver and can be switched. Similarly, by changing the distance between the axicon prism 6 and the mirror 8, the outer diameter of the orbicular light beam is adjusted to the pupil of each objective lens. Can be adjusted to the diameter.
【0087】なお、本発明は、上記第1乃至第4の実施
の形態に限定されるものでなく次の通り変形してもよ
い。又、上記実施例は、上記第2の実施の形態の照明光
学系を共焦点型のレーザ走査顕微鏡に適用した場合につ
いて説明したが、これに限らず上記第1、第3及び第4
の実施の形態で説明したの照明光学系を共焦点型のレー
ザ走査顕微鏡に適用してもよい。The present invention is not limited to the first to fourth embodiments, but may be modified as follows. In the above-described embodiment, the case where the illumination optical system according to the second embodiment is applied to a confocal laser scanning microscope has been described. However, the present invention is not limited to this, and the first, third, and fourth embodiments are not limited thereto.
The illumination optical system described in the embodiment may be applied to a confocal laser scanning microscope.
【0088】又、上記実施例では、孔空きミラー10の
孔を、入射光よりも大きく、輪帯状光束の内径よりも小
さくして、入射光を透過し、輪帯状光束を反射するよう
にしているが、入射光よりも大きく、輪帯状光束の内径
よりも小さいミラーで、入射光を反射し、輪帯状光束を
透過するようにしてもよい。In the above embodiment, the hole of the perforated mirror 10 is made larger than the incident light and smaller than the inner diameter of the annular light beam so that the incident light is transmitted and the annular light beam is reflected. However, a mirror larger than the incident light and smaller than the inner diameter of the annular light flux may reflect the incident light and transmit the annular light flux.
【0089】[0089]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の照明光学
系によれば、アキシコンプリズムは1個でよく、しかも
その頂角の加工精度は必ずしも必要で無く、結果として
製造コストが低下する。又、入射光線と出射光線の光軸
を一致させるには、1個のアキシコンプリズムの位置決
めだけでよく、組立・調整を簡単に行なうことができ、
結果としてコストが低下する。As described above, according to the illumination optical system of the present invention, only one axicon prism is required, and the processing accuracy of the apex angle is not necessarily required, and as a result, the manufacturing cost is reduced. . In addition, in order to make the optical axis of the incident light beam coincide with the optical axis of the outgoing light beam, only one axicon prism needs to be positioned, and assembly and adjustment can be easily performed.
As a result, costs are reduced.
【0090】これにより、簡単かつ安価な構成で所望の
輪帯状の光束を得ることが可能となる。又、本発明の照
明光学系によれば、アキシコンプリズムと反射部材との
間の間隔を、光軸方向に可変に構成することにより、輪
帯状の光束の径を任意に変えることも容易となる。As a result, a desired annular light beam can be obtained with a simple and inexpensive configuration. According to the illumination optical system of the present invention, the distance between the axicon prism and the reflecting member is configured to be variable in the optical axis direction, so that it is easy to arbitrarily change the diameter of the annular light flux. Become.
【0091】又、本発明のアキシコンプリズムによれ
ば、アキシコンプリズム底面に反射面を形成したので、
1個のアキシコンプリズムによって輪帯状の光束を得る
ことができる。According to the axicon prism of the present invention, since the reflection surface is formed on the bottom surface of the axicon prism,
An annular light beam can be obtained with one axicon prism.
【0092】さらに、本発明の照明光学系によれば、輪
帯状光束をコリメートされたレーザ光と分離する光線分
離手段を、偏光ビームスプリッタと1/4λ板とから構
成することにより、仮に輪帯状光束の内径が入射光より
小さい場合でも、輪帯状光束を入射光と分離することが
できる。Further, according to the illumination optical system of the present invention, the light beam separating means for separating the annular light beam from the collimated laser light is constituted by the polarizing beam splitter and the λλ plate, so that the annular optical beam is temporarily provided. Even when the inner diameter of the light beam is smaller than the incident light, the annular light beam can be separated from the incident light.
【0093】さらに、本発明の照明光学系によれば、輪
帯状光束をコリメートされたレーザ光と分離する光線分
離手段を、孔空きミラーから構成、仮に輪帯状光束の内
径が入射光より小さい場合でも、輪帯状光束を入射光と
分離することができる。Further, according to the illumination optical system of the present invention, the light beam separating means for separating the annular light beam from the collimated laser light is constituted by a perforated mirror, if the inner diameter of the annular light beam is smaller than the incident light. However, the annular light beam can be separated from the incident light.
【図1】本発明による照明光学系の第1の実施の形態を
示す概念図。FIG. 1 is a conceptual diagram showing a first embodiment of an illumination optical system according to the present invention.
【図2】本発明による照明光学系の第2の実施の形態を
示す概念図。FIG. 2 is a conceptual diagram showing a second embodiment of the illumination optical system according to the present invention.
【図3】本発明による照明光学系の第3の実施の形態を
示す概念図。FIG. 3 is a conceptual diagram showing a third embodiment of the illumination optical system according to the present invention.
【図4】本発明による照明光学系の第4の実施の形態を
示す概念図。FIG. 4 is a conceptual diagram showing a fourth embodiment of the illumination optical system according to the present invention.
【図5】本発明による照明光学系を共焦点型のレーザ走
査顕微鏡(CLSM)に適用した場合の実施例を示す構
成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing an embodiment when the illumination optical system according to the present invention is applied to a confocal laser scanning microscope (CLSM).
【図6】従来の輪帯状光を形成するための照明光学系の
構成例を示す概要図。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a conventional illumination optical system for forming annular light.
2:偏光ビームスプリッタ、 4:1/4λ板、 6:アキシコンプリズム、 8:ミラー、 10:孔空きミラー、 11:アキシコンプリズム、 12:ミラーコーティング、 13:孔空きミラー、 15:ビームレデューサ、 14:ビームスプリッター、 16,22:光偏向器、 18,20:瞳伝送レンズ、 24:瞳投影レンズ、 26:結像レンズ、 28:対物レンズ、 30:対物レンズの瞳位置、 32:試料、 34:集光レンズ、 36:ピンホール、 38:検出器。 2: polarizing beam splitter, 4: 1/4 λ plate, 6: axicon prism, 8: mirror, 10: perforated mirror, 11: axicon prism, 12: mirror coating, 13: perforated mirror, 15: beam reducer , 14: beam splitter, 16, 22: optical deflector, 18, 20: pupil transmission lens, 24: pupil projection lens, 26: imaging lens, 28: objective lens, 30: pupil position of objective lens, 32: sample , 34: condenser lens, 36: pinhole, 38: detector.
Claims (6)
面を有する拡散光束に変換する1個のアキシコンプリズ
ムと、 前記アキシコンプリズムにより変換された円錐状の波面
を有する拡散光束を反射する反射部材と、 この反射部材で反射され、再度前記アキシコンプリズム
を透過することによって得られる輪帯状で光軸に平行と
なる光束を、前記コリメートされた前記レーザ光に対し
て分離する光線分離手段と、を備えたことを特徴とする
照明光学系。1. An axicon prism for converting a collimated laser beam into a diffused light beam having a conical wavefront, and a reflection reflecting the diffused light beam having a conical wavefront converted by the axicon prism. A member, a light beam separating means for separating a light flux parallel to the optical axis in an annular shape obtained by transmitting through the axicon prism again, which is reflected by the reflecting member, from the collimated laser light; An illumination optical system comprising:
との間の間隔を光軸方向に可変自在に構成したことを特
徴とする請求項1に記載の照明光学系。2. The illumination optical system according to claim 1, wherein a distance between the axicon prism and the reflection member is variable in an optical axis direction.
され、かつコリメートされたレーザ光を円錐状の波面を
有する拡散光束に変換すると共に、前記反射面で反射さ
れ、再度前記アキシコンプリズムを透過することによっ
て得られる輪帯状で光軸に平行な光束に変換するアキシ
コンプリズムと、 前記輪帯状で光軸に平行な光束を、前記コリメートされ
た前記レーザ光に対して分離する光線分離手段と、を備
えたことを特徴とする照明光学系。3. A reflecting surface is formed on the bottom surface of the axicon prism, and the collimated laser light is converted into a diffused light beam having a conical wavefront, reflected by the reflecting surface, and transmitted through the axicon prism again. An axicon prism for converting into a light flux parallel to the optical axis in an annular shape obtained by performing the above, a light beam separating means for separating the light flux parallel to the optical axis in the annular shape from the collimated laser light, An illumination optical system comprising:
ッタと1/4波長板とから構成されたことを特徴とする
請求項1、2又は3記載の照明光学系。4. The illumination optical system according to claim 1, wherein said light beam splitting means comprises a polarizing beam splitter and a quarter-wave plate.
れた前記レーザ光を前記アキシコンプリズムに透過させ
ると共に、前記アキシコンプリズムにより変換された前
記輪帯状の光束を、前記コリメートされた前記レーザ光
に対して分離する孔空きミラーから構成されたことを特
徴とする請求項1、2又は3記載の照明光学系。5. The light beam separating means transmits the collimated laser light through the axicon prism and converts the orbicular light beam converted by the axicon prism into the collimated laser light. 4. The illumination optical system according to claim 1, wherein the illumination optical system is constituted by a perforated mirror which separates the illumination optical system from the illumination light.
ことを特徴とするアキシコンプリズム。6. An axicon prism, wherein the bottom surface of the axicon prism is a reflection surface.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2551498A JPH11153754A (en) | 1997-09-22 | 1998-02-06 | Illuminating optical system and axicon prism |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9-257274 | 1997-09-22 | ||
JP25727497 | 1997-09-22 | ||
JP2551498A JPH11153754A (en) | 1997-09-22 | 1998-02-06 | Illuminating optical system and axicon prism |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11153754A true JPH11153754A (en) | 1999-06-08 |
Family
ID=26363133
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2551498A Withdrawn JPH11153754A (en) | 1997-09-22 | 1998-02-06 | Illuminating optical system and axicon prism |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH11153754A (en) |
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-
1998
- 1998-02-06 JP JP2551498A patent/JPH11153754A/en not_active Withdrawn
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