JP2524574C - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、走査型光学顕微鏡に関するものである。 従来技術 従来一般の顕微鏡は、光源及び適切なコンデンサーレンズによって被観察試料
の観察領域全体をできるだけ均一に照明するようにすると共に、対物レンズによ
り試料像を拡大し接眼レンズを通し観察或は写真撮影をするようにしていたが、
観察領域全体を照明するためにフレア等が多く、従来からの工夫にも拘らず理論
上の解像限界を得ることは不可能であり、又低コントラストな試料等は非常に見
づらかった。又、特殊検鏡法例えば位相差法，微分干渉法のように位相物体を観
察する検鏡を行う場合或は暗視野観察を行う場合には、夫々各検鏡専用の特別の 高価な光学部品が必要であった。 そこで、上記従来の光学顕微鏡の一つの欠点であるフレア等によって理論上の
解像限界が達成できない点を解決するために、点状光投射型の顕微鏡が提案され
た。これは点光源によって観察試料を点状に照射し、照射された試料からの透過
光又は反射光を再び点状に結像せしめ、ピンホール開口を有する検出器で像の濃
度情報を得るようにしたものであって、現在マイクロ濃度計等に用いられている
側光方法である小穴・直良方式と殆ど同じ方式のものである。但し、これだけで
は点状光が照射された点の濃度情報しか得られないので、試料をＸ−Ｙの二次元
に機械的にラスター走査してそれと同期したCRTに像を形成し観察するようにな
っていた。 その顕微鏡について米国特許第3013467号明細書に記載かれた一例に基づき説
明する。第14図はその概略図であって、光源１とピンホール２によって点光源を
形成し、該点光源は収差の良く補正された対物レンズ３によって試料４上に点と
して結像せしめられ、試料４を照明する。更に試料４上の点状光は収差の良く補
正されたコンデンサーレンズ５によってピンホール６上に点として再び結像せし
められ、形成された点状光をピンホール６を通して検出器７で検出する。一方、
駆動回路８によって試料４をテレビのラスター走査のようにＸ−Ｙの二次元に機
械的に走査する。こうして検出器７からの画像信号を駆動回路８からの同期信号
に同期したストレージ型のCRT9に表示すれば、試料４の像を観察することができ
る。 このように点状光で試料を照明し、点状の検出器で信号を検出するようにして
いるので、通常の検出器に比べてフレアの少ない良い画像が得られ解像力が向上
するが、試料を機械的に動かして走査する方式であるために使い勝手が悪い等の
問題があった。例えば試料は大きさの限られた軽いものに限定されるし、シャー
レ等に入った培養標本のような非固定の試料は観察できなかった。又、異なった
試料を連続的に観察するシステム（例えばフローサイトメトリー）等への応用も
困難であった。 次に、上記従来の光学顕微鏡のもう一つの欠点である特殊検鏡法等には専用の
光学部品が必要であり、調整にも手間がかかるという点に関しては、検出器を二 個用いる方法のものが提案された。これも先の例と同様に点状に試料を照明し、
該試料を透過或いは反射してくる光を検出すると共に、像を形成するために試料
を機械的にＸ−Ｙの二次元に走査するものである。 この顕微鏡について第15図により詳細に説明する。点光源10は収差の良く補正
された対物レンズ３によって試料４上に点として結像し、試料４を透過した光は
光軸14を挾むようにして配置された検出器11及び12によって検出される。一方、
駆動回路８によって試料４をテレビのラスター走査のようにＸ−Ｙの二次元に機
械的に走査する。そして、検出器11及び12からの信号は、加減算器13によって加
算或いは減算され画像信号となる。その画像信号を駆動回路８からの同期信号の
同期したストレージ型CRTに表示すれば試料の像が観察できる。検出器11及び12
からの信号を加算した場合は通常の試料像が観察でき、減算した場合には試料４
の微分位相像が観察できる。このように光学部品を変更して調整を行ったりしな
くとも、電気回路のスイッチを切替えるだけで微分像観察という特殊検鏡が行え
るが、この顕微鏡も試料を機械的に動かして走査する方式であるため使い勝手が
悪いという問題があった。 目的 本発明は、上記問題点に鑑み、高い解像力を有し且つ特殊検鏡も簡単に行える
と共に、使い勝手の良い走査型光学顕微鏡を提供せんとするものでる。 概要 本発明による走査型光学顕微鏡は、光偏向器により光ビームを偏向して試料上
を走査する方式にすることにより、高い解像力を有しながら通常顕微鏡と同様な
使い勝手の良さを確保したものである。又、本走査型顕微鏡は、走査光学系にお
いて光偏向器を瞳位置に設定することにより、光偏向器によって光ビームを走査
しても走査系において光軸が一定に保たれるようにすると共に、検出器を瞳と共
役な位置に設定することにより、軸外光においても瞳における情報を使えるよう
にして、特殊検鏡法でも電気回路のスイッチ操作一つで観察できるようにしたも
のである。 実施例 以下第１図乃至第４図に示した一実施例に基づき本発明を詳細に説明すれば、 第１図は瞳を考慮した走査光学系と検出器の配置を示した図であって、等価的に
点光源と考えられるレーザからの光ビーム20はビームスプリッタ21を通過し第一
の光偏向器22に入射する。この光偏向器22は対物レンズ23との瞳24と共役に位置
に配置する。偏向を行っていない場合光ビーム20は光軸25に沿って進む。偏向を
行う場合即ち光ビーム20を走査する場合、光偏向器22が瞳位置に設けられている
ので光ビーム20の方向は軸外主光線26と一致し、光ビーム20の中心も軸外主光線
26と一致する。次にこれらの光ビームは瞳伝送レンズ27及び28を通って瞳位置に
配置された第二の光偏向器29に入射する。この光偏向器29が二次元走査のうちの
Ｘ方向の走査を行うとすると、先の光偏向器22はＹ方向の走査を行うことになる
。Ｘ−Ｙ両方向の偏向を行うことのできる光偏向器を用いれば光偏向器は一つで
良い。光偏向器22及び29により二次元的に走査された光ビームは、瞳投影レンズ
30及び結像レンズ31により対物レンズ23の瞳24に入射せしめられる。光偏向器22
及び29によって形成される軸外光のビームも方向及びこの中心が軸外主光線26と
一致しているので、軸外の光ビームも対物レンズ23の瞳24に正確に入射する。そ
して、これらの光ビームは対物レンズ23によって試料32上に回折で制限される点
状光を生じる。光偏向器22及び29によってＸ−Ｙの二次元に走査することにより
、点状光が試料32を二次元走査する。 試料32を透過した光を観察する場合は、コンデンサーレンズ33のより光を集め
検出器34で検出する。尚、検出器34も瞳位置に設置される。従って、軸外光も常
に同じ位置に生じるので、検出器34の感度むら等の影響を防ぐことができるし、
検出器34の面積も少なくて済む。更に微分型検出を行う場合には、検出器34を二
つの検出器35,36で構成し、これらを光軸25に対して対称に設置する。この場合
、軸外光でもビームの中心と軸外主光線が一致するように設定されているので、
検出器35,36は軸外主光線に対しても対称な配置となり、正確に微分型検出を行
うことができる。 又、試料32からの反射光で検出する場合、試料32から反射された光ビームは、
対物レンズ23とその瞳24を通り更に結像レンズ31を通って一旦結像する。この結
像面が通常の光学顕微鏡で像を観測する面である。更に光ビームは瞳投影レンズ
30により光偏向器29上に戻ってくる。このように反射ビームは試料に入射した時 と全く同じ経路を逆に通ってビームスプリッタ21に戻り、ビームスプリッタ21に
より取り出されて検出ビーム37となる。反射ビームが光偏向器29,22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37は動かない。検出ビーム37
は集光レンズ38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39をも
うけてその後方の検出器40で検出すれば、上記従来例と同様にフレアの無い、通
常の顕微鏡より高解像の画像を得ることができる。第１図における透過検出光学
系から明らかなように、検出器40には平行光束で入射させることも可能である。
この場合、集光レンズ38は不要となる。又、集光レンズ38がある場合と比べて、
光束径は大きくなるのでピンホールの代わりに光束径の大きさに対応した開口を
配置することが必要となる。又、この開口は、カメラの絞りのように、開口の大
きさを変更し得るものであっても良い。又、ピンホール39を設けなくとも通常の
画像が得られることは言うまでも無い。又光ビームが点状に絞られた位置ぬ黒点
状の遮光物を設ければ、暗視野像が容易に観測できる。又、検出器40を二つの検
出器41,42で構成し、光ビームの拡がった位置に光軸に対称に設置すれば、微分
型観測を行える。尚、検出器40からの信号を上記従来例と同様にCRTの表示手段
により可視化することは言うまでも無い。 次に、光ビームを走査する光学系，検出系の場合に瞳位置を考慮する必要があ
ることについて詳細に説明する。第２図は第１図の光偏向器22と瞳伝送レンズ27
の部分において光偏向器22が瞳位置43に無い場合を示している。入射ビーム20が
光偏向器22で偏向されると、その光ビームの中心44は対物レンズ23によって決ま
る軸外主光線26と一致しない。このことは軸外の光ビームが対物レンズ23に正確
に入射しないことを示している。第３図において、45は対物レンズ23の瞳であっ
て、その中心が光軸25或いは軸外主光線であることを示されている。この場合、
光偏向器22を瞳と共役な位置に設けておくと、走査された軸外光ビームは軸外主
光線26に一致し、対物レンズ23の瞳45に正確に入射する。これに対して、光偏向
器22が瞳位置にないと光ビームの中心44と軸外主光線26とは一致しないので、光
ビームの拡がり46は第３図に示した如くになり、瞳45に正確に入射せずにけられ
ることになる。この場合、入射ビームを拡がり46´のように大きな光ビームにし
ておけば、光量が不足することは無いが、やはり瞳の情報を利用する場合には不 適当である。 次に瞳位置に検出器が無い場合について説明する。第４図において、光ビーム
は対物レンズ47によって試料48上に点状投影され、透過ビームは光軸49に関して
対称に配設された検出器50,51により検出される。上記従来例の如く試料を動か
して走査する方式の場合は光ビームは常に光軸上にあるから、常に微分型の検出
ができる。一方、本発明のように光ビームを光偏向器で走査する場合には軸外光
を生じるので、検出器が瞳位置にないと軸外主光線52に関して検出器50,51の位
置が対称にならない。実際に第４図に示した如く軸外主光線52は検出器51上に生
じる。従って正確な微分像を得ることはできない。以上のことから、光ビームを
走査する方式の走査型光学顕微鏡においては光偏向器を光学系の瞳位置に設定し
、検出器も瞳位置に設ける必要があり、そうすれば特殊鏡も簡単に行え、高解像
の画像も得られる。但し、前述の実施例の説明から明らかなように、反射光で検
出する場合は反射光が再び光偏向器を通過するので、検出器の位置には制約の必
要は無い。 次に、上記実施例の具体例として通常顕微鏡の観察も可能な走査型顕微鏡の光
学系を第５図に示す。後で詳述するレーザ光源53からのレーザビーム54はビーム
スプリッタ55を通過して対物レンズの瞳位置と共役な位置に設けられた光偏向器
のガルバノメーターミラー56に入射する。ここでレーザビーム54は偏向されてＹ
方向に走査される。次に瞳伝送レンズ57,58によってやはり対物レンズの瞳位置
と共役な位置に設けられたガルバノメーターミラー59に入射する。ここでレーザ
ビーム54は偏向されてＸ方向に走査される。尚、図面上では、ガルバノメーター
ミラー56,59は共に同じ方向にレーザビーム54を偏向するかの如く図示されてい
るが、実際はＹ及びＸの方向にレーザビーム54を走査ち、結果的には試料上をＸ
−Ｙの二次元に走査し得るようになっている。二次元に走査されたレーザビーム
54は、瞳投影レンズ60,結像レンズ61を通過し対物レンズ62の瞳の入射する。そ
して、試料63上に回折によって制限されるレーザスポットを生じ、そのレーザス
ットで試料63をＸ−Ｙの二次元に走査する。ここで、走査型観察を行う場合に、
眼視観測用のプリズム64及び落射照明用のビームスプリッタ65は光路上から除か
れている。さもないと、レーザビームが目に入る恐れがあり危険であるし、また フレアの原因にもなる。瞳投影レンズ60は対物レンズの瞳をガルバノメーターミ
ラー59上に投影するレンズであるが、対物レンズの瞳位置は種類により大きく異
なることがあるので、夫々の種類の対物レンズの瞳位置を正確にガルバノメータ
ーミラー59上に投影できる複数の種類の瞳投影レンズが容易に交換できるような
構造になっている。勿論像位置を不変に保ちながら瞳投影距離を調整するズーム
型のレンズでも良い。 次に透過系における検出について説明する。試料63上を走査して透過したレー
ザビームは、コンデンサーレンズ66,眼視観測の透過照明用ビームスプリッタ67
を透過して検出器68,69によって検出される。尚、検出器68,69は瞳と共役な位置
において光軸に関して対称に配置されている。そして、検出器68及び69の信号の
和を用いて像を形成すると普通の透過像が得られ、信号の差を用いると微分的な
画像が得られる。又、両信号に重みを掛けて和，差を計算するか、或いは片側だ
けの信号を用いると、普通像と微分像の重なった像が得られることは言うまでも
無い。 次にIC標本を観察する場合のように反射系で検出する場合について説明する。
光ビームは試料63で反射され、対物レンズ62,結像レンズ61,瞳投影レンズ60,ガ
ルバノメーターミラー59,瞳伝送レンズ58,57,ガルバノメーターミラー56を通っ
てビームスプリッタ55に戻ってくる。即ち試料63に入射した時と全く同じ光路を
逆に通って戻ってくる。ビームスプリッタ55によって反射された検出ビーム70は
集光レンズ71によって点状に集光される。この位置にピンホール72を挿入し、そ
の後方の検出器で検出すると高解像の画像が得られる。更にガラス板上に小さな
遮光用の黒点を設けた黒点遮光板73を挿入して集光された検出ビームのＯ次光を
カットすると、暗視野像が得られる。又、０次光だけでなく、高次の回折光を除
去するようにしても良い。即ち、リング状の開口を有する遮蔽板を用い、集光さ
れたビームスポットのエアリディスクの最初のリングだけを通すようにしても良
い。又、光束の拡がったところに検出器74,75を光軸に関して対称に設置してあ
るので、微分像が得られる。 次に、検出部について詳しく説明する。第５図に示されている検出器74,75は
光束の拡がったところに置かれているが、この場合で差信号として得られる微分 像は試料の位相に関するものである。これら二つの検出器74,75を集光レンズ71
で集光された位置にもってきて、点状に集光された光を二つの検出器74,75で分
割して検出して差信号を得れば、試料の振幅に対する微分像が得られる。この場
合には、小さく集光されたスポットを分割するために二つの検出器74,75の間隔
を非常に小さくする必要があるが、二つの検出器74,75を並べてこの間隔を小さ
くすることは難しいので、第６図に示した如くプリズムミラー76を用いるのが良
い。尚、検出器74,75に光電子増倍管を用いる場合には、光束の拡がった位置或
いは瞳位置で検出する場合にも第６図のような構成が良い。 又、干渉顕微鏡を構成することができる。第５図において、通常は光路から除
かれているミラー77を光路上に入れる。レーザ光源53からのレーザビーム54は、
ビームスプリッタ55で反射されミラー77で反射される。又、ビームスプリッタ55
を透過した成分は、試料63から反射して戻ってきた検出ビーム70と重なる。そし
て、ピンホール72を光路に入れて両方のビームがピンホール72を通過するように
調整すると容易に干渉縞を得ることができる。 又、偏光顕微鏡も構成できる。第５図において、レーザ光源53からの直線偏光
のビームを試料に投射し、偏光板78或いは79を通して検出器で検出する。又、偏
光板78或いは79の偏光方向を変化させることにより違った偏光状態を観察できる
。レーザ光源53からのレーザビームを円偏光にしても良い。 又、蛍光観察も行い得る。例えばAr+レーザの488nmの波長でFITC染色された試
料を励起し、その蛍光を観察することもできる。この場合には検出ビーム中にバ
リアフィルター80を入れれば良い。この観察法が上記各種検鏡法と組み合わせら
れるのは言うまでも無い。 尚、第５図において、81は落射型の通常顕微鏡眼視観測用の光源で、ビームス
プリッタ65を光路中に入れ、プリズム64,接眼レンズ82を通して観察するように
なっている。83は透過照明用の光源である。又、図中に示していない微分干渉用
プリズムや位相差用対物レンズ及びリングスリット等を用いて通常顕微鏡の特殊
検鏡も行える。勿論、走査型観察時にそれらの光学部品をそのまま用いて特殊検
鏡が行えるのは言うまでも無い。 第７図はレーザ光源53の光学系の詳細図であって、この場合二つのレーザ 84,85を使用している。86,87は音響光変調器でレーザ光の強度を変調するもので
ある。88,89は集光レンズ90,91はスペーシャルフィルタ（ピンホール）、92,93
はビーム径を適切な径に変換するコリメータである。コリメータ92,93を通った
光は切換えミラー94により光路が選択され、図中のレーザビーム54を形成する。
尚、第７図中に図示されていないビーム径可変コンバータレンズにより瞳を入射
する光量分布を均一分布からガウス型分布に変化させることができ、これにより
レーザビーム走査観察時における焦点深度の大きさを変えることができる。 第８図は走査型レーザ顕微鏡においてカラー画像を得る場合のレーザ光源の光
学系を示している。95,96,97は夫々青のレーザ光源（Ar+レーザ、波長488nm），
緑のレーザ光源（Ar+レーザ、波長514.5nm），赤のレーザ光源（He−Neレーザ、
波長633nm）であって、これから発した各レーザ光をダイクロイックミラー98,99
を用いて一本に合成し、集光レンズ100を介してスペーシャルフィルタ101に入射
させ、コリメータ102を用いてレーザビーム54を形成する。青のレーザ光は、文
中にあるように、これらは何れもAr+レーザから発振される。従って、第８図で
は、青のレーザ光源と緑のレーザ光源とは別々であるが、一つであっても良い。
更に、レーザ光源が青・緑・赤を同時に発振できれば、かかるレーザ光源は一つ
であっても良い。尚、第７図の場合は二本のレーザはスペーシャルフィルタを通
った後に形成されるので調整が容易であるが、第８図の場合は三本のレーザを合
成してからスペーシャルフィルタを通しているので調整が困難である。しかし、
三色の点光源を一致させれば色ずれを防ぐことができる。 第９図は第８図の光源を用いてカラー画像のR,G,B信号を得るための光学系を
示している。検出ビーム70を集光レンズ71を用いて集光して点状先に形成し、ピ
ンホール72を入れた検出が可能となっている。その後ビームをダイクロイックミ
ラー103,104でR,G,Bの三色に分け、夫々を検出器で検出する。又、ダイクロイッ
クミラーが生物顕微鏡で使用されていることを考慮すれば、蛍光への応用も考え
られる。例えば、試料から複数の蛍光が発生している場合、夫々の蛍光波長に合
わせたダイクロイックミラーを用意すれば、波長別の系構造を同時に画像化する
ことができる。このとき、夫々の蛍光色素に合わさた波長を発生し得るレーザ光 源が必要であることは云うまでもない。 第10図はマイクロコンピュータを用いた場合の電気回路のブロック図を示して
いる。105はマイクロコンピュータ106によって制御されるガルバノメータコント
ロール回路であって、サーボアンプ107,108を介してＸ偏向,Y偏向の二つのガル
バノメータ109,110を動作させる。動作モードは、走査型レーザ顕微鏡として通
常の画像を得るためのＸ−Ｙの二次元のラスター走査の他の、Ｖ方向のみの走査
がある。或いは、画像中の任意の一点にのみレーザを照射する座標指定のモード
がある。透過系検出器68,69の信号はプリアンプ111,112及びオフセット，可変ゲ
イン（gain）の調整のついた増幅器113,114によって加減算器115に与えられる。
加減算器115は二つの信号の加算或いは減算を行い、その結果をマルチプレクサ1
16に入力する。反射検出系の検出器74,75の信号は同様な回路を経てマルチプレ
クサ116に入力する。マルチプレクサ116はマイクロコンピュータ106からの指令
により透過系の信号と反射系の信号を選択する。マルチプレクサ116によって選
択された画像信号は、ガルバノコントロール回路105に同期したサンプルホール
ド・A/D変換回路117によりフレームメモリ118に格納される。格納された画像信
号は表示用D/A変換回路119を通じてモニター120に表示される。121は試料上に走
査された光によって起こる物理現象を観測して画像を形成する場合に用いるアン
プであって、上記と同様にサンプルホールド・A/D変換回路122の通してフレーム
メモリ123に格納され、モニター120に表示される。尚、試料上に走査された光に
よって起こる物理現象を観測して画像を形成する例としては、半導体のPN接合に
光が入射した時に生じる光励起電流を観測するもの或いは光音響波を検出するも
のがあるが、この場合は通常の画像と重ね合わせて疑似カラーで表示できる。 124は音響光変調器の駆動回路であって、音響光変調器86を駆動する。これは
、マウス125を使用し、モニター120上に表示されている画像の一点をモニター12
0に表示されるマークによって任意に選び、ガルバノメータ109,110によって位置
をその座標に固定し、そこに瞬間的にレーザ光の照射する場合に用いられる。又
、これらは細胞などの微細なものにレーザ光で穴をあける時などに用いることが
できる。即ち、出力の弱い観測用のレーザで画像を表示し、マウス125によって
穴をあけたい位置を指定し、そして強力なレーザを音響光変調器によって瞬間的
に 照射する。尚、126はフレームメモリに接続された画像処理ユニット、127はマイ
クロコンピュータ106のコンソールである。 第11図（Ａ）及び（Ｂ）は、コントラストの低い画像信号128をオフセット，
可変ゲインの調整のついたプリアンプ111,112によりコントラストの高い画像信
号129に変化させた場合を示している。 以上、本発明による走査型光学顕微鏡は、光ビームを走査する方式にしたこと
により高い解像力を有し、瞳を考慮した光学系と検出器の配置によりこの種光学
顕微鏡においても微分像，高解像像，暗視野像等の特殊検鏡像も簡単に得られる
。又、本発明による走査型光学顕微鏡は、基本となる光学系にわずかな部品を付
加することにより、干渉顕微鏡，偏光顕微鏡，蛍光顕微鏡を構成することができ
る。その上、通常顕微鏡で用いられる特殊検鏡法も使用できる。又、光励起電流
検出等の物理現象を映像化できる。又、細胞に穴をあける等の微細加工も可能で
ある。 第12図（Ａ）及び（Ｂ）は夫々第二実施例の光学系の正面図及び側面図を示し
ており、これは光偏向器として音響光偏向素子を用いた例である。光源からのレ
ーザビーム130は、瞳位置に置かれた音響光偏向素子131に入射する。音響光偏向
素子131によって回折されたビーム132は調整用ミラー133によって反射されビー
ム134となって瞳伝送レンズ135に入射する。ミラー136によって反射されたビー
ム134は瞳伝送レンズ137を通ってビーム138となる。レーザビーム138は瞳位置に
おかれた音響光偏向素子139により回折されビーム140となる。ビーム140は調整
用ミラー141により反射されてビーム142となり、瞳投影レンズ143に入射する。
瞳投影レンズ143を通過したビームは図示していない対物レンズの瞳に入射し、
試料上にスポットを生じる。ここで、図中のレーザビーム130,132,134,138,140,
142は軸上光として偏向された光束の中心を表しており、いわゆる光軸に相当す
るものである。 音響光偏向素子131,139は第13図に示した如く音波をえる媒体148と圧電素子14
9とから成っており、圧電素子149に高周波電圧（100MHz前後）を加えらと媒体14
8内に音波により回折格子が生じ、レーザビーム150を入射すると、０次回折光15
1と一次回折光152が生じる。そして、圧電素子に加える高周波の周波数を変える
ことにより、一次回折光の向きを方向153から方向154に連続的に変えることが できる。これが音響光偏向素子における光偏向方法である。よって、光軸に相当
する方向を152とし軸外方向を153或いは154とする。従って、第12図において軸
外光は音響光偏向素子131によって光軸132の上下に方向144,145のように偏向さ
れる。尚、瞳伝送レンズ135,137,143は第５図の瞳伝送レンズ67,68,70に夫々相
当する。又、瞳位置におかれた二つの音響光偏向素子131,139は夫々第１図中の
光偏向器22,29に相当し、夫々X,Y方向にレーザビームを走査する。その結果試料
上でレーザビームがラスター状に走査される。 光学系の調整という観点から見ると、光学系が立体的に配置される場合は、そ
の光学系の光軸が各々垂直或いは平行であることが望ましい。しかし、音響光偏
光素子131による回折光は入射光130に対して90°でない角度θを有している。例
えば角度θは４°程度である。そして、この前後±２°程度回折角を変化させて
レーザビームを走査する。よって、光学系の光軸を垂直に保つために調整用のミ
ラー133を設けて回折ビーム132を反射させ、入射レーザビーム130に対して垂直
なレーザビーム134として瞳伝送レンズ135に入射させるのが良い。これは音響光
偏向素子139と調整ミラー141の関係，レーザビーム138とレーザビーム142の関係
でも同じことである。尚、レンズ146はシリンドリカルレンズで音響光偏向素子1
39のレンズ効果を補正するものである。このように音響光偏向素子を瞳位置に設
けることにより瞳を考慮した光ビーム走査光学系を設定することができる。よっ
て、瞳位置に検出器を配置することができる。 試料より反射された光は再び図示しない対物レンズ，瞳投影レンズ143,音響光
偏向素子139,瞳伝送レンズ137 135,音響光偏向素子131を通って図示しない検出
系に戻る。本実施例の検出系も第１図に示すものと同様に構成されており、試料
からの反射光は、ビームスプリッタ21でレーザ入射系から分かれ、集光レンズ38
により焦点39上に集光する。この位置にピンホールを設けることにより高解像な
像が黒点板を設けることにより暗視野像が、また分割検出器41,42により微分像
が夫々得られる。 又、試料から透過した光はコレクターレンズ33により瞳位置に置かれた検出器
35,36上に達する。これにより通常像，微分像が簡単に得られる。 又、処理回路を第10図の如く構成すれば、各種の処理が可能となる。但し、本 実施例では、図中、105は音響光偏向素子コントロール回路、107,108は高周波発
生回路、109,110は音響光偏向素子となる。 以上のように、音響光偏向素子を用いることによりTVの走査スピードと同等の
レーザビーム走査が可能となり、且つ瞳を考慮た光学系と検出器の配置により、
レーザビームを走行する走査光学顕微鏡においても、二つの検出器を用いて微分
像が簡単に得られ、高解像像，暗視野像も簡単に得られる。又、音響光偏向素子
をレーザビーム投射に用いるだけでなく、その反射光をもう一度音響光偏向素子
に通すことにより上記の構成が可能となったのである。 尚、光偏向部材としては、鏡や音響光偏向素子以外にもプリズム，ガラスブロ
ック等の各種偏向器が使用され得る。 発明の効果 上述の如く、本発明による光走査型光学顕微鏡は、高い解像力を有し、且つ特
殊鏡も簡単に行えると共に、使い勝手が良いという重要な利点を有している。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明による走査型光学顕微鏡の一実施例の光学系を示す図、第２図及
び第３図は上記実施例において光偏向器が瞳位置に無い場合を示す図、第４図は
上記実施例において検出器が瞳位置にない場合を示す図、第５図は上記実施例の
具体例を示す図、第６図は上記具体例の検出系の変形例を示す図、第７図はレー
ザ光源の光学系を示す図、第８図はカラー画像を得る場合のレーザ光源の光学系
を示す図、第９図はカラー画像を得る場合の検出系を示す図、第10図は上記具体
例の電気回路のブロック図、第11図は画像信号のコントラストの強化を示すグラ
フ、第12図は第二実施例の光学系を示す図、第13図は音響光偏向素子の断面図、
第14図は従来例の光学系を示す図、第15図は他の従来例の光学系を示す図である
。 20……光ビーム、21……ビームスプリッタ、22,29……光偏向器、23……対物レ
ンズ、24……瞳、25……光軸、26……軸外主光線、27,28……瞳伝送レンズ、30
……瞳投影レンズ、31……結像レンズ、32……試料、33……コンデンサーレンズ
、34,35,36……検出器、37……検出ビーム、38……集光レンズ、39……ピンホー
ル、40,41,42……検出器、43……瞳位置、44……光ビームの中心、45……対物レ
ンズの瞳、46……光ビームの拡がり、47……対物レンズ、48……試料、49……光
軸、 50,51……検出器、52……軸外主光線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】少なくとも１つの波長を発生するレーザ光源と、該光源から発した
   光を物体上に集光する対物レンズと、前記光源と前記対物レンズとの間に設けら
   れていて前記対物レンズに入射する光の角度を変化させる第１の光偏向部材と第
   ２の光偏向部材と該２つの光偏向部材の間に配置された光学系から構成されると
   共に、前記第1,第２の光偏向部材が前記対物レンズの瞳位置，その共役な位置又
   はこの近傍に配置された走査光学系と、対物レンズの瞳に入射するレーザ光の光
   束径を対物レンズの瞳径と同一になるようにする手段と、物体からの光を受ける
   検出器と、該検出器の前方にあって前記物体と共役な位置に配置された開口と、
   前記走査光学系と前記対物レンズとの間に目視観察光路と走査光路とを切り換え
   る光路切り換え手段とを有する走査型光学顕微鏡において、前記２つの光偏向部
   材の間に配置された光学系は瞳伝送光学系であり、前記対物レンズと前記第１の
   光偏向部材との間には瞳投影光学系が設けられていて、前記対物レンズの瞳と前
   記第１の光偏向部材とが前記瞳投影光学系に関して共役な位置に配設され、前記
   光源からの光を物体に照射したときに該物体から発生した光を波長別に分離し得
   る少なくとも１つの波長分離素子とを有することを特徴とする走査型光学顕微鏡
   。