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JP2012202777A - Observation device and observation method - Google Patents

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JP2012202777A
JP2012202777A JP2011066700A JP2011066700A JP2012202777A JP 2012202777 A JP2012202777 A JP 2012202777A JP 2011066700 A JP2011066700 A JP 2011066700A JP 2011066700 A JP2011066700 A JP 2011066700A JP 2012202777 A JP2012202777 A JP 2012202777A
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JP
Japan
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light
observation
observed
optical system
measurement
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Withdrawn
Application number
JP2011066700A
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Japanese (ja)
Inventor
Kumiko Nishimura
久美子 西村
Shigeru Nakayama
繁 中山
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】被観察物に応じた好適な検出が可能な観察を実現する。
【解決手段】入射した光を第1の参照光と第1の測定光とに分岐する第1の分岐手段3と、被観察物に対して第1の測定光を斜入射照明する第1の照明光学系と、斜入射照明された被観察物からの透過光と第1の参照光とを合成する第1の合成手段4と、第1の参照光と被観察物からの透過光との第1の干渉光を検出する第1の検出手段16とを備えた透過型観察装置と、入射した光を第2の参照光と第2の測定光とに分岐する第2の分岐手段4と、被観察物に第2の測定光を照明する第2の照明光学系と、第2の参照光と被観察物からの反射光とを合成する第2の合成手段4と、第2の参照光と被観察物からの反射光との第2の干渉光を検出する第2の検出手段16とを備えた反射型観察装置とを備える。
【選択図】図5
An object of the present invention is to realize observation capable of suitable detection according to an object to be observed.
A first branching means 3 for branching incident light into first reference light and first measurement light, and first illumination for obliquely illuminating the first measurement light on an object to be observed. An illumination optical system, first combining means 4 for combining the transmitted light from the observation object illuminated obliquely and the first reference light, and the first reference light and the transmitted light from the observation object A transmission type observation device provided with a first detection means 16 for detecting the first interference light, and a second branching means 4 for branching the incident light into a second reference light and a second measurement light; The second illumination optical system for illuminating the object to be observed with the second measurement light, the second combining means 4 for combining the second reference light and the reflected light from the object to be observed, and the second reference And a reflection type observation device including second detection means for detecting second interference light between the light and the reflected light from the object to be observed.
[Selection] Figure 5

Description

本発明は、観察装置および観察方法に関する。   The present invention relates to an observation apparatus and an observation method.

非破壊断層計測技術の1つに光コヒーレンストモグラフィー(OCT)がある(非特許文献1等を参照)。OCTは、波長幅の広い光をプローブとして用いることにより、被観察物の屈折率分布、分光情報、偏光情報等を計測することができる。そして、被観察物の3次元構造を、非染色・非侵襲で観察することができることが挙げられる。よって、OCTは、生体内細胞などに好適である。   One of the non-destructive tomographic techniques is optical coherence tomography (OCT) (see Non-Patent Document 1, etc.). OCT can measure the refractive index distribution, spectral information, polarization information, and the like of an object to be observed by using light having a wide wavelength range as a probe. In addition, it is possible to observe the three-dimensional structure of the object to be observed without staining or noninvasively. Therefore, OCT is suitable for in vivo cells.

E.A. Swanson, J.A. Izatt, M.R. Michael, D. Huang, C.P. Lin, J.S. Shuman, C.A. Puliafito, J.G. Fujimoto, 18 (21) 1864-1866, Optics Letters (1993)E.A. Swanson, J.A. Izatt, M.R. Michael, D. Huang, C.P. Lin, J.S. Shuman, C.A. Puliafito, J.G. Fujimoto, 18 (21) 1864-1866, Optics Letters (1993)

一方、培養細胞や細胞内器官などにおいて、OCTを用い、非染色・非侵襲で被観察物の3次元構造を観察したいという要求もある。しかし、上述した培養細胞や細胞内器官などの被観察物は、サイズや形状が様々であり、また、OCT装置の分解能や特徴によっては、3次元構造をむらなく検出することができない場合が多い。   On the other hand, there is also a demand for observing the three-dimensional structure of an object to be observed using OCT in a cultured cell, an intracellular organ, or the like, without staining or noninvasively. However, the above-mentioned observed objects such as cultured cells and intracellular organs vary in size and shape, and depending on the resolution and characteristics of the OCT apparatus, it is often impossible to detect a three-dimensional structure uniformly. .

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、被観察物に応じた好適な検出が可能な観察装置および観察方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an observation apparatus and an observation method capable of suitable detection according to an object to be observed.

本発明の観察装置の一態様は、入射した光を第1の参照光と第1の測定光とに分岐する第1の分岐手段と、被観察物に対して前記第1の測定光を斜入射照明する第1の照明光学系と、斜入射照明された前記被観察物からの透過光を観察する第1の観察光学系と、前記第1の測定光を基準とする前記第1の参照光を形成する第1の参照光学系と、前記第1の参照光と前記被観察物からの透過光とを合成する第1の合成手段と、前記第1の参照光と前記被観察物からの透過光との第1の干渉光を検出する第1の検出手段と、前記観察光学系の光軸方向に沿った前記被観察物の位置情報を取得する第1の位置情報取得手段とを備えた透過型観察装置と、入射した光を第2の参照光と第2の測定光とに分岐する第2の分岐手段と、前記被観察物に前記第2の測定光を照明する第2の照明光学系と、照明された前記被観察物からの反射光を観察する第2の観察光学系と、前記第2の測定光を基準とする前記第2の参照光を形成する第2の参照光学系と、前記第2の参照光と前記被観察物からの反射光とを合成する第2の合成手段と、前記第2の参照光と前記被観察物からの反射光との第2の干渉光を検出する第2の検出手段と、前記観察光学系の光軸方向に沿った前記被観察物の位置情報を取得する第2の位置情報取得手段とを備えた反射型観察装置とを備えるものである。   In one aspect of the observation apparatus of the present invention, a first branching unit that splits incident light into first reference light and first measurement light, and the first measurement light obliquely with respect to the object to be observed. A first illumination optical system for illuminating incident light; a first observation optical system for observing transmitted light from the observation object illuminated obliquely; and the first reference based on the first measurement light. A first reference optical system for forming light, first combining means for combining the first reference light and the transmitted light from the object to be observed, and the first reference light and the object to be observed. First detection means for detecting first interference light with the transmitted light, and first position information acquisition means for acquiring position information of the object along the optical axis direction of the observation optical system. A transmission-type observation device provided; a second branching unit that branches incident light into second reference light and second measurement light; and A second illumination optical system that illuminates the second measurement light, a second observation optical system that observes the reflected light from the illuminated object to be observed, and the second measurement light based on the second measurement light. A second reference optical system for forming the reference light, second combining means for combining the second reference light and the reflected light from the object to be observed, the second reference light and the object to be observed Second detection means for detecting second interference light with reflected light from the object, and second position information acquisition means for acquiring position information of the observation object along the optical axis direction of the observation optical system A reflection type observation device.

なお、透過型観察装置と反射型観察装置とを切り替える切替手段とを備えても良い。   Note that switching means for switching between the transmission type observation device and the reflection type observation device may be provided.

また、前記第1の検出手段と前記第2の検出手段とが同一であっても良い。   Further, the first detection means and the second detection means may be the same.

また、前記第1の照明光学系は、前記被観察物に対して斜入射する斜入射手段を備えても良い。   The first illumination optical system may include an oblique incident means for obliquely incident on the object to be observed.

また、前記第1の照明光学系、前記第2の照明光学系、前記第1の観察光学系、前記第2の観察光学系の少なくとも一つの光軸に直交した方向に前記第1の測定光または前記第2の測定光を走査する走査手段を備えても良い。   The first measurement light in a direction orthogonal to at least one optical axis of the first illumination optical system, the second illumination optical system, the first observation optical system, and the second observation optical system. Alternatively, a scanning unit that scans the second measurement light may be provided.

また、前記第1の検出手段または前記第2の検出手段の少なくとも一つは、前記第1の干渉光または前記第2の干渉光を分光して検出するスペクトル検出器であっても良い。   In addition, at least one of the first detection unit or the second detection unit may be a spectrum detector that spectrally detects the first interference light or the second interference light.

また、前記第1の参照光中または前記第1の測定光中に配置された1/2波長板または1/4波長板と、前記第1の分岐手段に所定の偏光の光を入射するための第1の偏光素子と、前記所定の偏光に基づいて決定する偏光方向を含む前記第1の干渉光の一部を透過する第2の偏光素子と、前記第1の偏光素子が透過させる偏光方向と前記第2の偏光素子が透過させる偏光方向とを同時に変化させる第1の制御手段とを備えても良い。   Further, in order to make light of a predetermined polarization incident on the half-wave plate or the quarter-wave plate disposed in the first reference light or the first measurement light and the first branching unit. A first polarizing element, a second polarizing element that transmits a part of the first interference light including a polarization direction that is determined based on the predetermined polarized light, and polarized light that is transmitted by the first polarizing element You may provide the 1st control means which changes simultaneously the direction and the polarization direction which the said 2nd polarizing element permeate | transmits.

また、前記第2の参照光中または前記第2の測定光中に配置された1/2波長板または1/4波長板と、前記第2の分岐手段に所定の偏光の光を入射するための第3の偏光素子と、前記所定の偏光に基づいて決定する偏光方向を含む前記第2の干渉光の一部を透過する第4の偏光素子と、前記第3の偏光素子が透過させる偏光方向と前記第4の偏光素子が透過させる偏光方向とを同時に変化させる第2の制御手段とを備えても良い。   In order to make light of a predetermined polarization incident on the half-wave plate or quarter-wave plate arranged in the second reference light or the second measurement light, and the second branching unit. A third polarizing element, a fourth polarizing element that transmits part of the second interference light including a polarization direction that is determined based on the predetermined polarization, and polarized light that is transmitted by the third polarizing element. You may provide the 2nd control means to change simultaneously the direction and the polarization direction which the said 4th polarizing element permeate | transmits.

また、前記第2の偏光素子と前記第4の偏光素子とが同位置であっても良い。   Further, the second polarizing element and the fourth polarizing element may be at the same position.

本発明の観察方法の一態様は、入射した光を第1の参照光と第1の測定光とに分岐し、被観察物に対して前記第1の測定光を斜入射照明し、斜入射照明された前記被観察物からの透過光を観察し、前記第1の測定光を基準とする前記第1の参照光を形成し、前記第1の参照光と前記被観察物からの透過光とを合成した干渉光を検出し、前記観察光学系の光軸方向に沿った前記被観察物の位置情報を取得する透過型観察方法と、入射した光を第2の参照光と第2の測定光とに分岐し、記被観察物に前記第2の測定光を照明し、照明された前記被観察物からの反射光を観察し、前記第2の測定光を基準とする前期第2の参照光を形成し、前記第2の参照光と前記被観察物からの反射光とを合成した干渉光を検出し、前記観察光学系の光軸方向に沿った前記被観察物の位置情報を取得する反射型観察方法とを有し、前記透過型観察方法と前記反射型観察方法とを切り替えて観察することを特徴とするものである。   According to one aspect of the observation method of the present invention, incident light is branched into first reference light and first measurement light, and the first measurement light is obliquely incident on the object to be observed, so that the oblique incidence is performed. The transmitted light from the illuminated object to be observed is observed to form the first reference light based on the first measurement light, and the first reference light and the transmitted light from the object to be observed And a transmission type observation method for acquiring positional information of the object to be observed along the optical axis direction of the observation optical system, and incident light as a second reference light and a second reference light. Branching into measurement light, illuminating the object to be observed with the second measurement light, observing reflected light from the illuminated object to be observed, and using the second measurement light as a reference Interference light obtained by combining the second reference light and the reflected light from the object to be detected is detected, and the reference light is aligned along the optical axis direction of the observation optical system. Said and a method reflective observation that acquires position information of the object under observation, and is characterized in that the observation by switching between the reflective observation method and the transmission observation method.

本発明によれば、被観察物に応じた好適な検出が可能な観察装置および観察方法を実現することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the observation apparatus and observation method which can perform the suitable detection according to the to-be-observed object are realizable.

第1実施形態のOCT装置の構成図である。It is a block diagram of the OCT apparatus of 1st Embodiment. 第1実施形態のOCT装置における輪帯マスク22について説明する図である。It is a figure explaining the annular zone mask 22 in the OCT apparatus of 1st Embodiment. 第1実施形態のOCT装置における光路を説明する図である。It is a figure explaining the optical path in the OCT apparatus of a 1st embodiment. 第1実施形態のOCT装置におけるアパーチャー13について説明する図である。It is a figure explaining the aperture 13 in the OCT apparatus of 1st Embodiment. 第2実施形態のOCT装置の構成図である。It is a block diagram of the OCT apparatus of 2nd Embodiment. 第2実施形態のOCT装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the OCT apparatus of 2nd Embodiment.

以下、本発明の第1実施形態のOCT装置を説明する。   The OCT apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described below.

図1は、第1実施形態のOCT装置の構成図である。図1に示すとおりOCT装置には、光源1、コリメートレンズ2、ビームスプリッタ3および4、ビームエキスパンダ21、全反射ミラー7および8、輪帯マスク22、対物レンズ9および10、サンプル11、サンプルステージ12、アパーチャー13、分散補正用光学部材14、シリンドリカルレンズ15、スペクトル検出器16、制御装置17、演算装置18等が配置される。制御装置17は、光源1、対物レンズ9、サンプルステージ12、スペクトル検出器16、輪帯マスク22の各部を制御するとともに、スペクトル検出器16により取得したスペクトル信号を演算装置18に送出する。   FIG. 1 is a configuration diagram of the OCT apparatus according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the OCT apparatus includes a light source 1, a collimating lens 2, beam splitters 3 and 4, a beam expander 21, total reflection mirrors 7 and 8, an annular mask 22, objective lenses 9 and 10, sample 11, and sample. A stage 12, an aperture 13, a dispersion correction optical member 14, a cylindrical lens 15, a spectrum detector 16, a control device 17, a calculation device 18, and the like are arranged. The control device 17 controls each part of the light source 1, the objective lens 9, the sample stage 12, the spectrum detector 16, and the annular mask 22, and sends the spectrum signal acquired by the spectrum detector 16 to the arithmetic device 18.

サンプル11には、例えば、不図示の容器等に被観察物である培養細胞などが培養されている。なお、上述した容器としては、シャーレ、フラスコ、ウェルプレート、マイクロプレートなど、様々なものが使用できる。また、容器の代わりにスライドガラスを使用することもできる。   In the sample 11, for example, a cultured cell as an object to be observed is cultured in a container (not shown). In addition, as a container mentioned above, various things, such as a petri dish, a flask, a well plate, a microplate, can be used. In addition, a slide glass can be used instead of the container.

また、サンプル11は、サンプルステージ12上に設置される。サンプルステージ12は、対物レンズ9および10の光軸方向に垂直な面(xy面)内に移動可能であり、OCT装置による検出時にxy方向への走査を行う(詳細は後述する)。   The sample 11 is installed on the sample stage 12. The sample stage 12 is movable in a plane (xy plane) perpendicular to the optical axis direction of the objective lenses 9 and 10, and performs scanning in the xy direction when detected by the OCT apparatus (details will be described later).

光源1は、時間コヒーレントの短い光を同時に出射する白色光源であり、例えば、スーパールミネッセンスダイオード(SLD)、チタンサファイアレーザ、白色LEDなどが適用される。   The light source 1 is a white light source that simultaneously emits temporally coherent short light. For example, a super luminescence diode (SLD), a titanium sapphire laser, a white LED, or the like is applied.

光源1から射出した照明光L0は、コリメートレンズ2により所定のビーム径にコリメートされ、ビームスプリッタ3へ入射する。ビームスプリッタ3へ入射した照明光L0は、分散補正用光学部材14の側へ向かう参照光Lrと、サンプル11の側へ向かう測定光Lmとに分岐される。   The illumination light L0 emitted from the light source 1 is collimated to a predetermined beam diameter by the collimating lens 2 and enters the beam splitter 3. The illumination light L0 that has entered the beam splitter 3 is branched into a reference light Lr that travels toward the dispersion correction optical member 14 and a measurement light Lm that travels toward the sample 11.

参照光Lrは、分散補正用光学部材14、全反射ミラー8を介してビームスプリッタ4へ入射する。   The reference light Lr enters the beam splitter 4 through the dispersion correction optical member 14 and the total reflection mirror 8.

ここで、分散補正用光学部材14は、主にOCT装置における干渉計のバランスを保つための素子である。ここでいう干渉計のバランスとは、干渉計の、試料アームおよび参照アームの波長分散のバランスを指す。このバランスは、対物レンズなどの光学材料、および、サンプルに含まれる媒質(培養液など)に起因して崩れることがある。   Here, the dispersion correction optical member 14 is an element mainly for maintaining the balance of the interferometer in the OCT apparatus. The balance of the interferometer here refers to the balance of chromatic dispersion of the sample arm and the reference arm of the interferometer. This balance may be lost due to an optical material such as an objective lens and a medium (a culture solution or the like) included in the sample.

そこで、分散補正用光学部材14は、対物レンズなどの光学材料に起因するバランスの崩れを補正するための部材と、サンプルに含まれる媒質に起因するバランスの崩れを補正するための部材とを備える。上述した光学材料に起因するバランスの崩れを補正するための部材は、試料アームに配置される各光学部材に応じた補正量を有する。また、上述した媒質に起因するバランスの崩れを補正するための部材は、媒質の種類や量などに応じて補正量が可変な部材であることが好ましい。一例としては、光学材料に起因するバランスの崩れを補正するための部材としては、ガラスブロックなどが用いられる。また、媒質に起因するバランスの崩れを補正するための部材としては、AOPDF(Acousto-Optic programmable dispersive filter)や挿入変化可能なプリズム対などが用いられる。また、補正量や補正内容を計算処理によって補正可能な場合は、分散補正用光学部材14を演算処理で代用しても良い。   Therefore, the dispersion correcting optical member 14 includes a member for correcting the balance loss caused by the optical material such as an objective lens, and a member for correcting the balance loss caused by the medium included in the sample. . The member for correcting the balance loss caused by the optical material described above has a correction amount corresponding to each optical member arranged on the sample arm. In addition, the member for correcting the balance loss caused by the medium described above is preferably a member whose correction amount is variable in accordance with the type and amount of the medium. As an example, a glass block or the like is used as a member for correcting the balance loss caused by the optical material. Further, as a member for correcting the balance loss caused by the medium, an AOPDF (Acousto-Optic programmable dispersive filter), a prism pair that can be inserted and changed, and the like are used. In addition, when the correction amount and the correction content can be corrected by calculation processing, the dispersion correction optical member 14 may be substituted by calculation processing.

参照光Lrは、このような分散補正用光学部材14によって、試料アームとバランスの取れた分散を持つように調整される。なお、分散補正用光学部材14を経た参照光Lrを、以下では参照光Lr’と称する。   The reference light Lr is adjusted by such a dispersion correcting optical member 14 so as to have dispersion balanced with the sample arm. The reference light Lr that has passed through the dispersion correction optical member 14 is hereinafter referred to as reference light Lr ′.

一方、測定光Lmは、ビームエキスパンダ21へ入射して、所定のビーム径にコリメートされる。なお、光源1から射出された光のビーム径が十分に広い場合には、ビームエキスパンダ21を用いなくても良い。そして、全反射ミラー7を経た測定光Lmは、輪帯マスク22に導光される。測定光Lmは、輪帯マスク22によって環状に形成され、環状に形成された測定光Lm’は、対物レンズ9によってサンプル11に照射される。なお、この環状の照明は、サンプル11に対して測定光を斜入射する(詳細は後述する)。   On the other hand, the measurement light Lm enters the beam expander 21 and is collimated to a predetermined beam diameter. If the beam diameter of the light emitted from the light source 1 is sufficiently wide, the beam expander 21 need not be used. Then, the measurement light Lm that has passed through the total reflection mirror 7 is guided to the annular mask 22. The measurement light Lm is formed in an annular shape by the annular mask 22, and the measurement light Lm ′ formed in an annular shape is irradiated on the sample 11 by the objective lens 9. The annular illumination obliquely enters the measurement light with respect to the sample 11 (details will be described later).

ここで、輪帯マスク22とは、対物レンズ9の瞳位置(サンプル11と反対側の瞳位置)に配置され、ビームスプリッタ3から導光され、ビームエキスパンダ21によりビーム径が変換された測定光Lmの一部を遮光する。なお、サンプル11に対して幅を持つ光束を斜入射可能に形成する素子であれば、他の部材を用いて良い。例えば、凸型のアキシコンレンズと凹型のアキシコンレンズとを組み合わせたズームレンズなどを用いても良い。輪帯マスク22は、図2に示すように、環状の開口を有するマスクであり、その輪帯直径はdである。開口の帯幅と、輪帯マスク22から対物レンズ9の瞳位置までの距離との兼ね合いにより、対物レンズ9の瞳位置に帯幅ρの輪帯パターンが形成される。このとき、焦点深度について次式の関係が成り立つ。   Here, the zonal mask 22 is a measurement that is arranged at the pupil position of the objective lens 9 (pupil position opposite to the sample 11), guided from the beam splitter 3, and converted by the beam expander 21. A part of the light Lm is shielded. Note that other members may be used as long as they are elements that can form a light beam having a width with respect to the sample 11 so as to be obliquely incident. For example, a zoom lens in which a convex axicon lens and a concave axicon lens are combined may be used. As shown in FIG. 2, the annular zone mask 22 is a mask having an annular opening, and the annular zone diameter is d. An annular pattern having a bandwidth ρ is formed at the pupil position of the objective lens 9 due to the balance between the aperture band width and the distance from the annular mask 22 to the pupil position of the objective lens 9. At this time, the relationship of the following equation holds for the depth of focus.

焦点深度=2ρf/D〜ρ/NA ・・・(式1)
式1において、fは対物レンズ9の焦点距離を示し、NAは対物レンズの有効NAを示す。さらに、輪帯マスク22は、制御装置17による制御に応じて、輪帯直径D、および、開口の帯の幅ρを変更可能である(詳細は後述する)。
Depth of focus = 2ρf / D˜ρ / NA (Formula 1)
In Equation 1, f represents the focal length of the objective lens 9, and NA represents the effective NA of the objective lens. Furthermore, the ring zone mask 22 can change the ring zone diameter D and the band width ρ of the opening according to control by the control device 17 (details will be described later).

輪帯マスク22により環状に形成された測定光(以下、測定光Lm’と称する)は、対物レンズ9に導光される。   Measurement light (hereinafter referred to as measurement light Lm ′) formed annularly by the annular mask 22 is guided to the objective lens 9.

測定光Lm’は、対物レンズ9により集光され、サンプル11の深部の1点(集光点)に向かって照射される。なお、サンプル11と対物レンズ9とのz方向の相対位置は、対物レンズ11の焦点面がサンプル11中の被観察物(培養細胞など)の存在領域に掛かるよう予め調整されている。   The measurement light Lm ′ is condensed by the objective lens 9 and irradiated toward one point (condensing point) in the deep part of the sample 11. Note that the relative position in the z direction between the sample 11 and the objective lens 9 is adjusted in advance so that the focal plane of the objective lens 11 covers the region where the object to be observed (such as cultured cells) in the sample 11 is present.

サンプル11のうち測定光Lm’の照射領域(以下、「照射スポット」と称す。)では、様々な角度の回折光が発生する可能性がある。それらの回折光のうち、集光点へ向かった測定光Lm’と同じ方向へ進行する光は、アパーチャー13を介して対物レンズ10によって捉えられる。   In the sample 11 in the irradiation region of the measurement light Lm ′ (hereinafter referred to as “irradiation spot”), diffracted light of various angles may be generated. Of these diffracted lights, the light traveling in the same direction as the measurement light Lm ′ toward the condensing point is captured by the objective lens 10 through the aperture 13.

なお、対物レンズ10の仕様は、上述した対物レンズ9の仕様と同じであり、対物レンズ10の配置先は、サンプル11を挟み対物レンズ9に対向する位置である。また、対物レンズ10の焦点面は対物レンズ9の焦点面に一致し、かつ対物レンズ10の焦点は対物レンズ9の焦点に一致している。   The specification of the objective lens 10 is the same as the specification of the objective lens 9 described above, and the arrangement destination of the objective lens 10 is a position facing the objective lens 9 with the sample 11 interposed therebetween. The focal plane of the objective lens 10 coincides with the focal plane of the objective lens 9, and the focal point of the objective lens 10 coincides with the focal point of the objective lens 9.

さらに、対物レンズ9は、制御装置17による制御または対物レンズ9が設置されたレボルバ等を配置することで開口数NAが可変となる。   Further, the objective lens 9 has a variable numerical aperture NA by being controlled by the control device 17 or by arranging a revolver or the like on which the objective lens 9 is installed.

以下、照射スポットから対物レンズ10の側へ向かった透過光のうち、対物レンズ10によって捉えられた光を「測定光Lm”」と称す。この測定光Lm”は、対物レンズ10を通過した後、ビームスプリッタ4へ入射する。   Hereinafter, of the transmitted light traveling from the irradiation spot toward the objective lens 10, the light captured by the objective lens 10 is referred to as “measurement light Lm”. The measurement light Lm ″ passes through the objective lens 10 and then enters the beam splitter 4.

ここで、光源1から射出した照明光L0から、ビームスプリッタ4へ入射する測定光Lm”までの詳細を、図3を用いて説明する。   Here, details from the illumination light L0 emitted from the light source 1 to the measurement light Lm ″ incident on the beam splitter 4 will be described with reference to FIG.

図3は、光源1から射出した照明光L0から、ビームスプリッタ4へ入射する測定光Lm”までの光路図である。図3に示すように、光源1から射出した照明光L0は、コリメートレンズ2により所定のビーム径にコリメートされる。そして、測定光Lmは、ビームエキスパンダ21によって所定のビーム径に変換される。さらに、全反射ミラー7を経た測定光Lmは、輪帯マスク22に導光される。測定光Lmは、輪帯マスク22によって環状に形成され、環状に形成された測定光Lm’は、対物レンズ9によってサンプル11に照射される。このとき、測定光Lm’は、サンプル11に対して斜入射される。サンプル11においては、サンプル11の被観察物の内容に応じて、回折光が生じる。この回折光のうち、サンプル11を透過する成分を、対物レンズ10によりとらえる。ただし、この際に、アパーチャー13は、透過光の一部(0次の回折光成分)を遮断する。アパーチャー13は、図3に示すように、サンプル12と対物レンズ10との間に配置され、サンプル12を透過した測定光のうち、サンプル12による散乱成分を主に取り出すための絞りである。   3 is an optical path diagram from the illumination light L0 emitted from the light source 1 to the measurement light Lm ″ incident on the beam splitter 4. As shown in FIG. 3, the illumination light L0 emitted from the light source 1 is a collimating lens. The measurement light Lm is converted to a predetermined beam diameter by the beam expander 21. Further, the measurement light Lm that has passed through the total reflection mirror 7 is applied to the annular mask 22. The measurement light Lm is formed in an annular shape by the annular mask 22, and the measurement light Lm ′ formed in an annular shape is irradiated onto the sample 11 by the objective lens 9. At this time, the measurement light Lm ′ is The sample 11 is obliquely incident on the sample 11. In the sample 11, diffracted light is generated according to the contents of the observation object of the sample 11. Of the diffracted light, the sample 11 is transmitted. The component is captured by the objective lens 10. However, at this time, the aperture 13 blocks a part of the transmitted light (0th-order diffracted light component), which, as shown in FIG. It is a stop for mainly taking out the scattered component by the sample 12 among the measurement light which was arrange | positioned between the objective lenses 10 and permeate | transmitted the sample 12. FIG.

図4に、アパーチャー13近傍の拡大図を示す。図4に示すように、アパーチャー13は、所定の口径を有し、サンプル11を透過した回折光のうち、中央近傍の回折光(図3中斜線部分)のみを透過し、それ以外の光を遮断する。   FIG. 4 shows an enlarged view of the vicinity of the aperture 13. As shown in FIG. 4, the aperture 13 has a predetermined aperture, and transmits only the diffracted light in the vicinity of the center (hatched portion in FIG. 3) among the diffracted light transmitted through the sample 11, and transmits the other light. Cut off.

そして、ビームスプリッタ4に入射した測定光Lm”は、参照アーム側からビームスプリッタ4へ入射した参照光Lr’と光路を合成され、シリンドリカルレンズ15の側へ向かう。なお、合成された参照光Lr’と測定光Lm”とを纏めて「合成光」または「干渉光」と称す。シリンドリカルレンズ15の側へ向かった干渉光は、シリンドリカルレンズ15によってスペクトル検出器16の入射スリットに導光される。   Then, the measurement light Lm ″ incident on the beam splitter 4 is combined with the reference light Lr ′ incident on the beam splitter 4 from the reference arm side, and travels toward the cylindrical lens 15. The combined reference light Lr. 'And the measurement light Lm ”are collectively referred to as“ combined light ”or“ interference light ”. The interference light directed toward the cylindrical lens 15 is guided by the cylindrical lens 15 to the entrance slit of the spectrum detector 16.

スペクトル検出器16には、図1に示すように、干渉光の集光点にスリット開口を配したスリット板16aと、スリット板16aを通過した干渉光を平行光に変換するコリメートミラー16bと、平行光となった干渉光を複数の波長成分に分離する反射型回折格子16cと、それらの波長成分を互いにずれた位置へ集光させる集光ミラー16dと、互いにずれた位置に集光する各波長成分の強度を個別に検出するラインセンサ16eとが備えられる。この構成により、スペクトル検出器16は、干渉光の波長成分毎の強度信号(すなわちスペクトル信号)を生成する。このスペクトル信号は、制御装置17へ送出される。   As shown in FIG. 1, the spectrum detector 16 includes a slit plate 16a having a slit opening at a condensing point of the interference light, a collimator mirror 16b for converting the interference light that has passed through the slit plate 16a into parallel light, A reflective diffraction grating 16c that separates the interference light that has become parallel light into a plurality of wavelength components, a condensing mirror 16d that condenses the wavelength components at positions shifted from each other, and each of the light that is condensed at positions shifted from each other. And a line sensor 16e for individually detecting the intensity of the wavelength component. With this configuration, the spectrum detector 16 generates an intensity signal (that is, a spectrum signal) for each wavelength component of the interference light. This spectrum signal is sent to the control device 17.

ここで、前述したサンプルステージ12は、制御装置17の制御により、サンプル11をxy方向へ変位させることができる。よって、サンプルステージ12が駆動されると、サンプル11上の照射スポットがxy方向に移動する。   Here, the sample stage 12 described above can displace the sample 11 in the xy direction under the control of the control device 17. Therefore, when the sample stage 12 is driven, the irradiation spot on the sample 11 moves in the xy direction.

よって、制御装置17は、サンプルステージ12を駆動することにより照射スポットでサンプル11上をxy方向にかけて二次元走査し、照射スポットが各xy位置にあるときにラインセンサ16eを駆動してスペクトル信号を取り込むことにより、各xy位置のスペクトル信号を取得する。これらのスペクトル信号は、演算装置18へ送出される。   Therefore, the control device 17 drives the sample stage 12 to perform two-dimensional scanning on the sample 11 in the xy direction with the irradiation spot, and when the irradiation spot is at each xy position, drives the line sensor 16e to obtain the spectrum signal. By taking in, the spectrum signal of each xy position is acquired. These spectrum signals are sent to the arithmetic unit 18.

演算装置18は、各xy位置のスペクトル信号を個別にフーリエ変換することにより、各xy位置のz方向の構造情報を取得する。これによって、xyz方向の三次元画像情報が既知となる(詳細は後述する)。演算装置18は、既知となったサンプル11における構造情報を不図示のモニタに表示する。   The computing device 18 obtains structural information in the z direction at each xy position by individually Fourier-transforming the spectrum signal at each xy position. Thereby, the three-dimensional image information in the xyz direction becomes known (details will be described later). The arithmetic unit 18 displays the structural information of the sample 11 that has become known on a monitor (not shown).

制御装置17は、上述したOCT装置の対物レンズ9を保持するレボルバおよび輪帯マスク22を、サンプル11に応じて、連動して制御することにより、OCTにおけるz分解能を制御する。このような制御は、サンプル11に含まれる被観察物のサイズや形状に応じて、最適な分解能で検出を行うためである。   The control device 17 controls the z resolution in OCT by controlling the revolver holding the objective lens 9 of the above-described OCT device and the annular zone mask 22 according to the sample 11. Such control is for performing detection with an optimum resolution in accordance with the size and shape of the observation object included in the sample 11.

本実施形態でのz分解能は、コヒーレンス長だけでなく、対物レンズ9の開口数NAににも依存する。深さ方向(z方向)に距離L1だけ離れて位置する2つの構造が、干渉計測を行うと(1−cosθ)倍に縮まって計測されることが知られている。   The z resolution in the present embodiment depends not only on the coherence length but also on the numerical aperture NA of the objective lens 9. It is known that two structures located at a distance L1 apart in the depth direction (z direction) are measured by contracting (1-cos θ) times when performing interference measurement.

他方、通常の反射型の構成のOCTにおいて、z方向の距離がL1だけ離れて存在する構造の光路長差は、2*L1となることが知られている。そのため、上述した透過型、かつ、斜入射による照明場合のz分解能は、通常の反射型の構成のOCTにおけるz分解能の2/(1−cosθ)倍となる。   On the other hand, it is known that the optical path length difference of the structure in which the distance in the z direction is separated by L1 is 2 * L1 in the normal reflection type OCT. Therefore, the z resolution in the above-described transmission type and illumination by oblique incidence is 2 / (1-cos θ) times the z resolution in the OCT having the normal reflection type configuration.

また、対物レンズ9の開口数NAは次式で表すことができる。   The numerical aperture NA of the objective lens 9 can be expressed by the following equation.

NA=sinθ=d/2f ・・・(式2)
式2において、dは、対物レンズ9の有効瞳系を示し、fは、対物レンズ9の焦点距離を示す。
NA = sin θ = d / 2f (Expression 2)
In Expression 2, d indicates an effective pupil system of the objective lens 9, and f indicates a focal length of the objective lens 9.

上記式2により、対物レンズ9の開口数NAは対物レンズの有効瞳系dおよび焦点距離fに依存することがわかる。また、式1より、対物レンズ9の開口数NAを制御することができれば、焦点深度も制御することがわかる。焦点深度とz分解能はトレードオフの関係のため、焦点深度を浅くすれば、z分解能を高くすることができる。
ここで、開口数NAは対物レンズ9に固有の値である。そのため、対物レンズ9自体の有効瞳径dおよび焦点距離fも固有の値である。有効瞳径を変えるには、上限をdとして有効瞳径を絞りなどで小さく絞ることが考えられる。有効瞳径を大きくするほどz分解能を高くすることができる。焦点深度を深くとり、対物レンズ9の有効瞳径dをフルに生かすためには、同程度の直径を持つ絞りを用いればよい。
From Equation 2, it can be seen that the numerical aperture NA of the objective lens 9 depends on the effective pupil system d and the focal length f of the objective lens. Further, it can be seen from Equation 1 that if the numerical aperture NA of the objective lens 9 can be controlled, the depth of focus is also controlled. Since the depth of focus and the z resolution are in a trade-off relationship, the z resolution can be increased by reducing the depth of focus.
Here, the numerical aperture NA is a value unique to the objective lens 9. Therefore, the effective pupil diameter d and the focal length f of the objective lens 9 itself are also unique values. In order to change the effective pupil diameter, it is conceivable that the upper limit is d and the effective pupil diameter is reduced by a diaphragm or the like. The z resolution can be increased as the effective pupil diameter is increased. In order to make the depth of focus deep and to make full use of the effective pupil diameter d of the objective lens 9, a stop having a comparable diameter may be used.

また、式1より輪帯マスク22によって形成される輪体の帯幅もz分解能に寄与することがわかる。帯幅ρが狭いほど焦点深度が浅くz分解能が高くなる。そのため、輪帯マスク22が瞳上に形成する輪帯の外直径の上限をdとして輪帯の大きさを可変にすることでz分解能を制御することができる。   It can also be seen from Equation 1 that the band width of the ring formed by the ring mask 22 also contributes to the z resolution. The narrower the band width ρ, the shallower the depth of focus and the higher the z resolution. For this reason, the z resolution can be controlled by varying the size of the annular zone with the upper limit of the outer diameter of the annular zone formed on the pupil by the annular zone mask 22 as d.

さらに、被観察物のサイズや形状に応じて、最適な分解能で検出を行うためには、被観察物に応じて、対物レンズ9の有効瞳系dと輪帯マスク22の輪帯直径Dとを最適化すれば良い。なお、この制御によって、対物レンズ9の焦点深度も最適化することが可能である。   Further, in order to perform detection with an optimal resolution according to the size and shape of the object to be observed, the effective pupil system d of the objective lens 9 and the ring zone diameter D of the ring mask 22 are determined according to the object to be observed. Should be optimized. This control can also optimize the depth of focus of the objective lens 9.

[第2実施形態]
以下、本発明の第2実施形態のOCT装置を説明する。
[Second Embodiment]
The OCT apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described below.

図5は、第2実施形態のOCT装置の構成図である。図5において図1に示した要素と同じものには同一の符号を付した。図5に示すとおり本実施形態のOCT装置は、第1実施形態で説明した透過型のOCT装置と反射型のOCT装置との両方の構成を併せ持つOCT装置である。   FIG. 5 is a configuration diagram of the OCT apparatus according to the second embodiment. In FIG. 5, the same components as those shown in FIG. As shown in FIG. 5, the OCT apparatus according to the present embodiment is an OCT apparatus having both the configurations of the transmission-type OCT apparatus and the reflection-type OCT apparatus described in the first embodiment.

図5に示すとおり本実施形態のOCT装置には、図1に示した各構成に加えて、フリッパーミラー51、全反射ミラー52および53、分散補正用光学部材54、平面ミラー(参照ミラー)55が配置される。   As shown in FIG. 5, the OCT apparatus of this embodiment includes a flipper mirror 51, total reflection mirrors 52 and 53, a dispersion correction optical member 54, a plane mirror (reference mirror) 55 in addition to the components shown in FIG. Is placed.

フリッパーミラー51は、コリメートレンズ2とビームスプリッタ3との間に配置され、コリメートレンズ2を透過した照明光L0を、ビームスプリッタ3と、全反射ミラー52とのいずれかに導光する。全反射ミラー52および53は、フリッパーミラー51により導光された照明光L0を、ビームスプリッタ4に導光する。   The flipper mirror 51 is disposed between the collimator lens 2 and the beam splitter 3, and guides the illumination light L 0 transmitted through the collimator lens 2 to either the beam splitter 3 or the total reflection mirror 52. The total reflection mirrors 52 and 53 guide the illumination light L 0 guided by the flipper mirror 51 to the beam splitter 4.

分散補正用光学部材54は、反射型のOCT用の分散補正用光学部材であり、その構成は、第1実施形態で説明した分散補正用光学部材14と同様である。また、平面ミラー(参照ミラー)55は、反射型のOCT時に用いられるミラーであり、第2実施形態で説明した参照ミラー41と同様のミラーである。なお、分散補正用光学部材54および参照ミラー55は、光路に対して挿脱可能である(詳細は後述する)。   The dispersion correction optical member 54 is a reflection-type OCT dispersion correction optical member, and the configuration thereof is the same as that of the dispersion correction optical member 14 described in the first embodiment. Further, the plane mirror (reference mirror) 55 is a mirror used at the time of reflective OCT, and is the same mirror as the reference mirror 41 described in the second embodiment. The dispersion correcting optical member 54 and the reference mirror 55 can be inserted into and removed from the optical path (details will be described later).

なお、図5においては、制御装置17および演算装置18の図示、および、制御系の矢印の図示を省略した。制御装置17は、光源1、対物レンズ9、サンプルステージ12、スペクトル検出器16、輪帯マスク22の各部を制御するとともに、フリッパーミラー51、分散補正用光学部材54、参照ミラー55の各部を連動して制御する。また、制御装置17は、第1実施形態と同様に、スペクトル検出器16により取得したスペクトル信号を演算装置18に送出する。   In FIG. 5, illustration of the control device 17 and the arithmetic device 18 and illustration of arrows of the control system are omitted. The control device 17 controls each part of the light source 1, the objective lens 9, the sample stage 12, the spectrum detector 16, and the annular mask 22, and interlocks each part of the flipper mirror 51, the dispersion correction optical member 54, and the reference mirror 55. And control. Moreover, the control apparatus 17 sends the spectrum signal acquired by the spectrum detector 16 to the calculating apparatus 18 similarly to 1st Embodiment.

ここで、透過型のOCT装置と反射型のOCT装置との特徴の違いについて説明する。図6Aは、透過型のOCT装置により、被観察物(細胞C)を観察する際の例であり、図6Bは、反射型のOCT装置により、被観察物(細胞C)を観察する際の例である。図6Aに示すように、透過型のOCT装置は、側壁(図6A中の点線で囲った部分)の観察に適している。一方、反射型のOCT装置は、水平面方向(図6B中の点線で囲った部分)の観察に適している。   Here, a difference in characteristics between the transmission type OCT apparatus and the reflection type OCT apparatus will be described. FIG. 6A is an example when observing an observation object (cell C) with a transmission type OCT apparatus, and FIG. 6B is an example when observing the observation object (cell C) with a reflection type OCT apparatus. It is an example. As shown in FIG. 6A, the transmission type OCT apparatus is suitable for observation of a side wall (portion surrounded by a dotted line in FIG. 6A). On the other hand, the reflective OCT apparatus is suitable for observation in the horizontal plane direction (portion surrounded by a dotted line in FIG. 6B).

そこで、本実施形態のOCT装置は、透過型のOCT装置と反射型のOCT装置との両方の構成を併せ持つことにより、より被観察物に好適な検出を行う。   Therefore, the OCT apparatus according to the present embodiment performs detection more suitable for an object to be observed by having both configurations of a transmission type OCT apparatus and a reflection type OCT apparatus.

まず、透過型のOCTについて説明する。制御装置17は、図6中のA1の枠内の各部を用いて透過型のOCTを実行する。制御装置17は、フリッパーミラー51をOFFにすることにより、コリメートレンズ2を透過した照明光L0を、ビームスプリッタ3に導光する。このとき、制御装置17は、分散補正用光学部材54および参照ミラー55を、光路から離脱した状態にする。ビームスプリッタ3に導光された照明光L0は、第1実施形態で説明したように、各部を経過し、スペクトル検出器16に到達する。各部における処理は、第1実施形態と同様であるため説明を省略する。   First, transmissive OCT will be described. The control device 17 executes transmissive OCT using each part in the frame of A1 in FIG. The control device 17 guides the illumination light L0 transmitted through the collimator lens 2 to the beam splitter 3 by turning off the flipper mirror 51. At this time, the control device 17 puts the dispersion correcting optical member 54 and the reference mirror 55 in a state of being separated from the optical path. The illumination light L0 guided to the beam splitter 3 passes through each part and reaches the spectrum detector 16 as described in the first embodiment. Since the processing in each part is the same as that in the first embodiment, description thereof is omitted.

次に、反射型のOCTについて説明する。制御装置17は、図6中のA2の枠内の各部を用いて反射型のOCTを実行する。制御装置17は、フリッパーミラー51をONにすることにより、コリメートレンズ2を透過した照明光L0を、全反射ミラー52に導光する。このとき、制御装置17は、分散補正用光学部材54および参照ミラー55を、光路に挿入した状態にする。   Next, the reflection type OCT will be described. The control device 17 executes reflection type OCT using each part in the frame A2 in FIG. The control device 17 guides the illumination light L0 transmitted through the collimator lens 2 to the total reflection mirror 52 by turning on the flipper mirror 51. At this time, the control device 17 puts the dispersion correcting optical member 54 and the reference mirror 55 into the optical path.

全反射ミラー52に導光された照明光L0は、全反射ミラー53を介してビームスプリッタ4に導光される。そして、光路に挿入された参照ミラー55の側へ向かう参照光Lrと、サンプル11の側へ向かう測定光Lmとに分岐される。   The illumination light L 0 guided to the total reflection mirror 52 is guided to the beam splitter 4 through the total reflection mirror 53. Then, the light is branched into a reference light Lr traveling toward the reference mirror 55 inserted in the optical path and a measurement light Lm traveling toward the sample 11.

参照光Lrは、分散補正用光学部材54を介して参照ミラー55へ正面から入射すると、参照ミラー55を反射して光路を折り返し、分散補正用光学部材54を介して再びビームスプリッタ4へ戻る。   When the reference light Lr enters the reference mirror 55 from the front via the dispersion correction optical member 54, the reference light Lr is reflected by the reference mirror 55, and returns to the beam splitter 4 again through the dispersion correction optical member 54.

一方、測定光Lmは、(透過型のOCTの場合と反対側から)対物レンズ10へ入射すると、対物レンズ10の集光作用を受け、サンプル11の深部の1点(集光点)に向かって集光する。なお、サンプル11と対物レンズ10とのz方向の相対位置は、対物レンズ10の焦点面がサンプル11中の被観察物(培養細胞など)の存在領域に掛かるよう予め調整されている。また、このとき、制御装置17は、アパーチャー13を開放状態にする。   On the other hand, when the measurement light Lm is incident on the objective lens 10 (from the side opposite to the case of the transmission type OCT), the measurement light Lm receives the condensing action of the objective lens 10 and travels to one point (condensing point) in the deep part of the sample 11. And concentrate. Note that the relative position in the z direction between the sample 11 and the objective lens 10 is adjusted in advance so that the focal plane of the objective lens 10 is on the region where the object to be observed (cultured cells or the like) in the sample 11 is present. At this time, the control device 17 opens the aperture 13.

サンプル11の照射スポットにおける反射光のうち、集光点へ向かった測定光Lmの光路を逆向きに辿る光は、対物レンズ10によって捉えられる。そして、対物レンズ10によって捉えられた測定光Lm’は、測定光Lmの光路を逆向きに辿り、ビームスプリッタ4へ入射する。   Of the reflected light at the irradiation spot of the sample 11, the light that follows the optical path of the measurement light Lm toward the condensing point in the opposite direction is captured by the objective lens 10. Then, the measurement light Lm ′ captured by the objective lens 10 follows the optical path of the measurement light Lm in the reverse direction and enters the beam splitter 4.

ビームスプリッタ4へ入射した測定光Lm’は、ビームスプリッタ4へ戻った参照光Lr’と光路を合成させ、シリンドリカルレンズ15の側へ向かう。なお、ここで、参照光の単独光路の光路長(参照アームの光路長)と、測定光の単独光路の光路長(測定アームの光路長)とは、分散補正用光学部材54の作用により一致している。   The measurement light Lm ′ that has entered the beam splitter 4 combines the optical path with the reference light Lr ′ that has returned to the beam splitter 4 and travels toward the cylindrical lens 15. Here, the optical path length of the single optical path of the reference light (the optical path length of the reference arm) and the optical path length of the single optical path of the measurement light (optical path length of the measurement arm) are equalized by the action of the optical member 54 for dispersion correction. I'm doing it.

そして、シリンドリカルレンズ15の側へ向かった干渉光は、シリンドリカルレンズ15によってスペクトル検出器16の入射スリットに導光される。スペクトル検出器16の構成および作用は、第1実施形態と同様である。   Then, the interference light directed toward the cylindrical lens 15 is guided by the cylindrical lens 15 to the entrance slit of the spectrum detector 16. The configuration and operation of the spectrum detector 16 are the same as those in the first embodiment.

制御装置17は、第1実施形態で説明した原理に従って、上述したOCT装置の対物レンズ9、輪帯マスク22、フリッパーミラー51、分散補正用光学部材54、参照ミラー55等の各部を、サンプル11に応じて、連動して制御することにより、OCTにおけるz分解能を制御する。このような制御により、サンプル11に含まれる被観察物に対して、様々な方向からの測定光を照射することが可能になり、三次元構造をむらなく捉えることが可能になる。   In accordance with the principle described in the first embodiment, the control device 17 converts each part such as the objective lens 9, the annular mask 22, the flipper mirror 51, the dispersion correction optical member 54, and the reference mirror 55 of the OCT device described above into the sample 11. Accordingly, the z resolution in OCT is controlled by controlling in conjunction with each other. By such control, it becomes possible to irradiate measurement light from various directions to the object to be observed included in the sample 11, and to capture the three-dimensional structure evenly.

以上説明したように、本実施形態によれば、透過型と反射型の両方で干渉光の強度を検出可能なOCT装置において、検出手段による検出の内容に応じて、対物レンズの開口数の制御と、透過型と反射型の切り換え制御とを行う。したがって、より細やかに被観察物に応じた検出を可能とすることができる。特に、本実施形態によれば、透過型と反射型とを適宜切り換えてOCTを行うことにより、被観察物の全方位的な情報を得ることが期待できる。   As described above, according to the present embodiment, in the OCT apparatus capable of detecting the intensity of interference light by both the transmission type and the reflection type, the numerical aperture of the objective lens is controlled in accordance with the content of detection by the detection means. And switching control between the transmission type and the reflection type. Therefore, detection according to the object to be observed can be made more finely. In particular, according to the present embodiment, it can be expected that omnidirectional information of an object to be observed is obtained by performing OCT by appropriately switching between a transmission type and a reflection type.

[第2実施形態の補足]
なお、第2実施形態のOCT装置において、反射型OCT次に対物レンズとして機能する対物レンズ10を、対物レンズ9と同様に、開口数NAが可変な対物レンズとすることにより、反射型OCTにおいてもz分解能を可変な構成としても良い。また、z分解能が可変な反射型OCT装置の構成と、分解能が不変の、通常の透過型OCT装置の構成との両方を併せ持つOCT装置も、本発明の具体的態様として有効である。
[Supplement of the second embodiment]
In the OCT apparatus according to the second embodiment, the objective lens 10 that functions as the objective lens next to the reflective OCT is changed to an objective lens having a variable numerical aperture NA in the same manner as the objective lens 9. Alternatively, the z resolution may be variable. An OCT apparatus having both a configuration of a reflective OCT apparatus with variable z resolution and a configuration of a normal transmission OCT apparatus with unchanged resolution is also effective as a specific aspect of the present invention.

[実施形態の変形例]
上述した第1実施形態および第2実施形態のOCT装置は、サンプルステージ12を移動することにより、サンプル11の側を変位させる方法(ステージスキャン型)を採用したが、照射スポットの側を変位させる方法(ビームスキャン型)を採用してもよい。また、2つの方法を選択的に利用しても良いし、組み合わせて利用しても良い。
[Modification of Embodiment]
The OCT apparatus according to the first and second embodiments described above employs a method (stage scan type) in which the sample 11 side is displaced by moving the sample stage 12, but the irradiation spot side is displaced. A method (beam scanning type) may be adopted. Two methods may be selectively used or may be used in combination.

また、上述した各実施形態のOCT装置は、光源(白色光源)を使用して白色の干渉光を分光検出する方法(フーリエドメイン型)を採用したが、光源波長を走査して各波長の干渉光を時分割で検出する方法(波長スキャン型)を採用してもよい。   Moreover, although the OCT apparatus of each embodiment mentioned above employ | adopted the method (Fourier domain type) which carries out the spectral detection of the white interference light using a light source (white light source), it scans a light source wavelength and interferes with each wavelength. A method of detecting light in a time division manner (wavelength scanning type) may be employed.

因みに、フーリエドメイン型を採用した場合は、分光検出を行う必要が無いので、スペクトル検出器18の代わりに撮像素子を使用することで、サンプル11上のxy方向各位置の干渉光強度を一括に検出してもよい。   Incidentally, when the Fourier domain type is adopted, it is not necessary to perform spectral detection, so by using an imaging device instead of the spectrum detector 18, the interference light intensity at each position in the xy direction on the sample 11 is collectively displayed. It may be detected.

また、上述した各実施形態のOCT装置は、光源(白色光源)を使用して干渉光を分光検出する方法(フーリエドメイン型)を採用したが、光源(白色光源)を使用し、かつ、測定光と参照光との光路長差を走査して白色の干渉光を走査位置毎に検出する方法(タイムドメイン型)を採用してもよい。   Moreover, although the OCT apparatus of each embodiment mentioned above employ | adopted the method (Fourier domain type) which carries out the spectral detection of the interference light using a light source (white light source), it uses a light source (white light source), and is measured. You may employ | adopt the method (time domain type) which scans the optical path length difference of light and reference light, and detects white interference light for every scanning position.

因みに、タイムドメイン型を採用した場合は、分光検出を行う必要が無いので、スペクトル検出器18の代わりに撮像素子を使用することで、サンプル11上のxy方向各位置の干渉光強度を一括に検出してもよい。   Incidentally, when the time domain type is adopted, it is not necessary to perform spectral detection, so by using an image sensor instead of the spectrum detector 18, the interference light intensity at each position in the xy direction on the sample 11 is collectively displayed. It may be detected.

また、上述した各実施形態のOCT装置において、偏光成分を利用しても良い。例えば、検出手段へ向かう参照光の偏光方向と、被観察物へ向かう測定光の偏光方向との間に差異を設け、検出手段へ向かう測定光から、検出手段へ向かう参照光とは偏光方向の異なる成分を除去することにより、偏光成分を利用した検出を行うことができる。   In the OCT apparatus of each embodiment described above, a polarization component may be used. For example, there is a difference between the polarization direction of the reference light toward the detection means and the polarization direction of the measurement light toward the object to be observed, and the reference light toward the detection means from the measurement light toward the detection means By removing different components, detection using a polarization component can be performed.

1…光源、3,4ビームスプリッタ、9,10…対物レンズ、11…サンプル、13…アパーチャー、14,54…分散補正用光学部材、16…スペクトル検出器、17…制御装置、18…演算装置、22…輪帯マスク、42…光スキャナ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source, 3 and 4 beam splitter, 9, 10 ... Objective lens, 11 ... Sample, 13 ... Aperture, 14, 54 ... Optical member for dispersion | distribution correction, 16 ... Spectrum detector, 17 ... Control apparatus, 18 ... Arithmetic unit , 22 ... ring zone mask, 42 ... optical scanner

Claims (10)

入射した光を第1の参照光と第1の測定光とに分岐する第1の分岐手段と、
被観察物に対して前記第1の測定光を斜入射照明する第1の照明光学系と、
斜入射照明された前記被観察物からの透過光を観察する第1の観察光学系と、
前記第1の測定光を基準とする前記第1の参照光を形成する第1の参照光学系と、
前記第1の参照光と前記被観察物からの透過光とを合成する第1の合成手段と、
前記第1の参照光と前記被観察物からの透過光との第1の干渉光を検出する第1の検出手段と、
前記観察光学系の光軸方向に沿った前記被観察物の位置情報を取得する第1の位置情報取得手段とを備えた透過型観察装置と、
入射した光を第2の参照光と第2の測定光とに分岐する第2の分岐手段と、
前記被観察物に前記第2の測定光を照明する第2の照明光学系と、
照明された前記被観察物からの反射光を観察する第2の観察光学系と、
前記第2の測定光を基準とする前記第2の参照光を形成する第2の参照光学系と、
前記第2の参照光と前記被観察物からの反射光とを合成する第2の合成手段と、
前記第2の参照光と前記被観察物からの反射光との第2の干渉光を検出する第2の検出手段と、
前記観察光学系の光軸方向に沿った前記被観察物の位置情報を取得する第2の位置情報取得手段とを備えた反射型観察装置とを備える
ことを特徴とする観察装置。
First branching means for branching incident light into first reference light and first measurement light;
A first illumination optical system for obliquely illuminating the first measurement light with respect to the object to be observed;
A first observation optical system for observing transmitted light from the observation object illuminated obliquely;
A first reference optical system for forming the first reference light based on the first measurement light;
First combining means for combining the first reference light and the transmitted light from the object to be observed;
First detection means for detecting first interference light between the first reference light and the transmitted light from the object to be observed;
A transmission type observation apparatus comprising: first position information acquisition means for acquiring position information of the object to be observed along the optical axis direction of the observation optical system;
Second branching means for branching incident light into second reference light and second measurement light;
A second illumination optical system that illuminates the second measurement light on the object to be observed;
A second observation optical system for observing reflected light from the illuminated object to be observed;
A second reference optical system for forming the second reference light based on the second measurement light;
Second combining means for combining the second reference light and the reflected light from the object to be observed;
Second detection means for detecting second interference light between the second reference light and reflected light from the object to be observed;
An observation apparatus comprising: a reflection type observation apparatus including a second position information acquisition unit configured to acquire position information of the object to be observed along an optical axis direction of the observation optical system.
請求項1に記載の観察装置において、
透過型観察装置と反射型観察装置とを切り替える切替手段とを備える
ことを特徴とする観察装置。
The observation apparatus according to claim 1,
An observation device comprising switching means for switching between a transmission type observation device and a reflection type observation device.
請求項1または請求項2に記載の観察装置において、
前記第1の検出手段と前記第2の検出手段とが同一である
ことを特徴とする観察装置。
In the observation apparatus according to claim 1 or claim 2,
The observation apparatus, wherein the first detection means and the second detection means are the same.
請求項1〜請求項3に記載の観察装置において、
前記第1の照明光学系は、前記被観察物に対して斜入射する斜入射手段を備える
ことを特徴とする観察装置。
In the observation apparatus according to claim 1 to claim 3,
The first illumination optical system includes an oblique incident means for obliquely incident on the object to be observed.
請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の観察装置において、
前記第1の照明光学系、前記第2の照明光学系、前記第1の観察光学系、前記第2の観察光学系の少なくとも一つの光軸に直交した方向に前記第1の測定光または前記第2の測定光を走査する走査手段を備える
ことを特徴とする観察装置。
In the observation apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The first measuring light or the second illuminating optical system, the second illuminating optical system, the first observing optical system, or the first observing light in the direction orthogonal to at least one optical axis of the second observing optical system. An observation apparatus comprising: a scanning unit that scans the second measurement light.
請求項1〜請求項5の何れか一項に記載の観察装置において、
前記第1の検出手段または前記第2の検出手段の少なくとも一つは、
前記第1の干渉光または前記第2の干渉光を分光して検出するスペクトル検出器である
ことを特徴とする観察装置。
In the observation apparatus as described in any one of Claims 1-5,
At least one of the first detection means or the second detection means is:
An observation device, wherein the observation device is a spectrum detector that spectrally detects the first interference light or the second interference light.
請求項1〜請求項6の何れか1項に記載の観察装置において、
前記第1の参照光中または前記第1の測定光中に配置された1/2波長板または1/4波長板と、
前記第1の分岐手段に所定の偏光の光を入射するための第1の偏光素子と、
前記所定の偏光に基づいて決定する偏光方向を含む前記第1の干渉光の一部を透過する第2の偏光素子と、
前記第1の偏光素子が透過させる偏光方向と前記第2の偏光素子が透過させる偏光方向とを同時に変化させる第1の制御手段とを備える
ことを特徴とする観察装置。
In the observation apparatus according to any one of claims 1 to 6,
A half-wave plate or a quarter-wave plate disposed in the first reference light or the first measurement light;
A first polarizing element for making light of a predetermined polarization incident on the first branching means;
A second polarizing element that transmits a part of the first interference light including a polarization direction determined based on the predetermined polarization;
An observation apparatus comprising: a first control unit that simultaneously changes a polarization direction transmitted by the first polarization element and a polarization direction transmitted by the second polarization element.
請求項1〜請求項7の何れか1項に記載の観察装置において、
前記第2の参照光中または前記第2の測定光中に配置された1/2波長板または1/4波長板と、
前記第2の分岐手段に所定の偏光の光を入射するための第3の偏光素子と、
前記所定の偏光に基づいて決定する偏光方向を含む前記第2の干渉光の一部を透過する第4の偏光素子と、
前記第3の偏光素子が透過させる偏光方向と前記第4の偏光素子が透過させる偏光方向とを同時に変化させる第2の制御手段とを備える
ことを特徴とする観察装置。
In the observation apparatus according to any one of claims 1 to 7,
A half-wave plate or a quarter-wave plate disposed in the second reference light or the second measurement light;
A third polarizing element for entering light of a predetermined polarization into the second branching unit;
A fourth polarizing element that transmits a part of the second interference light including a polarization direction determined based on the predetermined polarization;
An observation apparatus comprising: a second control unit that simultaneously changes a polarization direction transmitted by the third polarization element and a polarization direction transmitted by the fourth polarization element.
請求項8に記載の観察装置において、
前記第2の偏光素子と前記第4の偏光素子とが同位置である
ことを特徴とする観察装置。
The observation device according to claim 8,
The observation apparatus, wherein the second polarizing element and the fourth polarizing element are in the same position.
入射した光を第1の参照光と第1の測定光とに分岐し、
被観察物に対して前記第1の測定光を斜入射照明し、
斜入射照明された前記被観察物からの透過光を観察し、
前記第1の測定光を基準とする前記第1の参照光を形成し、
前記第1の参照光と前記被観察物からの透過光とを合成した干渉光を検出し、
前記観察光学系の光軸方向に沿った前記被観察物の位置情報を取得する透過型観察方法と、
入射した光を第2の参照光と第2の測定光とに分岐し、
記被観察物に前記第2の測定光を照明し、
照明された前記被観察物からの反射光を観察し、
前記第2の測定光を基準とする前期第2の参照光を形成し、
前記第2の参照光と前記被観察物からの反射光とを合成した干渉光を検出し、
前記観察光学系の光軸方向に沿った前記被観察物の位置情報を取得する反射型観察方法とを有し、
前記透過型観察方法と前記反射型観察方法とを切り替えて観察することを特徴とする観察方法。
The incident light is branched into a first reference light and a first measurement light,
The first measurement light is obliquely incident on the object to be observed,
Observe the transmitted light from the observation object illuminated obliquely,
Forming the first reference light based on the first measurement light;
Detecting interference light obtained by combining the first reference light and the transmitted light from the object to be observed;
A transmission type observation method for acquiring position information of the object to be observed along the optical axis direction of the observation optical system;
The incident light is branched into a second reference light and a second measurement light,
Illuminating the object to be observed with the second measurement light;
Observe the reflected light from the illuminated object to be observed,
Forming the second reference light in the previous period based on the second measurement light;
Detecting interference light obtained by combining the second reference light and the reflected light from the object to be observed;
A reflection type observation method for acquiring position information of the object to be observed along the optical axis direction of the observation optical system;
An observation method characterized by switching between the transmission type observation method and the reflection type observation method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016027407A (en) * 2011-09-30 2016-02-18 ウシオ電機株式会社 Digital holography method and digital holography apparatus
CN114995044A (en) * 2021-02-26 2022-09-02 中强光电股份有限公司 Omnidirectional display device

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016027407A (en) * 2011-09-30 2016-02-18 ウシオ電機株式会社 Digital holography method and digital holography apparatus
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