JPH03131811A - 共焦点走査型透過顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は共焦点走査型顕微鏡、特に詳細には試料を透過
した光を検出する透過型の共焦点走査型顕微鏡に関する
ものである。

（従来の技術） 従来より、照明光を微小な光点に収束させ、この光点を
試料上において２次元的に走査させ、その際該試料を透
過した光あるいはそこで反射した光を光検出器で検出し
て、試料の拡大像を担持する電気信号を得るようにした
光学式走査型顕微鏡が公知となっている。

なかでも、照明光を光源から発生させた上で試料上にお
いて光点に結像させる一方、この試料からの光束を再度
点像に結像させてそれを光検出器で検出するように構成
した共焦点走査型顕微鏡は、試料面上にピンホールを配
する必要が無く、実現容易となっている。

この共焦点走査型顕微鏡は基本的に、 照明光を発する光源と、 試料が載置される試料台と、 この照明光を試料上において微小な光点として結像させ
る送光光学系と、 上記試料からの光束を集光して点像に結像させる受光光
学系と、 この点像を検出する光検出器と、 上記光点を試料上において２次元的に走査させる走査機
構とから構成されるものである。

この共焦点走査型顕微鏡には、試料で反射した光を検出
する反射型のものと、試料を透過した光を検出する透過
型のものがある。なお特開昭８２−２０９５１０号およ
び同［ｆ３−３０８４１４号公報には、この透過型の共
焦点走査型顕微鏡の一例が示されている。

（発明が解決しようとする課題） 従来の共焦点走査型顕微鏡においては、上記走査機構と
して、 ■試料台を２次元的に移動させる機構、あるいは■照明
光ビームを光偏向器によって２次元的に偏向させる機構
が用いられていた。

しかし■の機構を採用した場合には、高速走査を行なう
と試料が飛んでしまうという問題が生じていた。

一方、■の機構によれば十分高速の走査が可能であるが
、この機構を前述した透過型の共焦点走査型顕微鏡に適
用する場合は、別の問題が生じる。

すなわちその場合は照明光が振られるため、試料を透過
した光束の結像位置もそれに応じて変化するので、光検
出器を照明光の偏向と同期させて走査させる必要が生じ
る。このような光検出器の走査機構を設けると、共焦点
走査型顕微鏡の構造は非常に複雑化する。

このような事情に鑑み、例えば前記特開昭６２−２０９
５１０号公報にも示されるように、照明光を偏向させる
振動ミラーの裏面をも反射面とし、試料を透過した光束
をこの裏面まで導いて、照明光偏向と相殺されるように
反射偏向させ、それにより光検出器の走査を不要にする
提案もなされている。

しかしながらこのような機構においては、試料を透過し
た光束を振動ミラー裏面に導くために数多くのミラー等
が必要になるので、光学系が非常に複雑化し、その組立
、調整が非常に困難となる。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり
、光検出器を走査させる必要がなく、シかも光学系の構
成が簡単な、透過型の共焦点走査型顕微鏡を提供するこ
とを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明による透過型の共焦点走査型顕微鏡は、先に述べ
たような試料台と、光源と、送光光学系と、光検出器と
、光点の２次元走査機構とを備えた共焦点走査型顕微鏡
において、 上記２次元走査機構として、照明光を偏向させる光偏向
手段を用いた上で、 試料を透過した光束が入射する位置に配されて該光束を
、その入射経路と同じ経路を辿るように反射させるコー
ナーキューブプリズムと、この反射した光束を、上記光
偏向手段よりも光源側の位置において、照明光の光路か
ら分岐させるハーフミラ−等の光分岐手段と、 この分岐された光束を集光して点像に結像させる集光レ
ンズとを設け、 光検出器は、この集光レンズで結像された上記点像を検
出するように配置したことを特徴とするものである。

（作　　用） 上記の構成において、コーナーキューブプリズムで反射
した光束は、光偏向手段において照明光と全く同じよう
に偏向されるので、この光偏向手段を通過した後は、偏
向前の照明光と同一の光路を進むことになる。したがっ
て、この照明光光路から分岐された光束は、照明光の偏
向に係りなく常に一定位置に入射するので、固定の光検
出器により該光束を検出可能となる。

そして試料を透過した光束を集光して光検出器に導く受
光光学系は、大部分が送光光学系と共通化され、別途設
けるのは上記ハーフミラ−等の光分岐手段と集光レンズ
のみで済むから、光学系の構成が非常に簡単となる。

（実　施　例） 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。

図は、本発明の一実施例による透過型の共焦点走査型顕
微鏡を示すものである。図示されるようにレーザ光源１
０から射出された平行光であるレーザビーム（照明光）
　１１は、ビームエキスパンダ１２によりビーム径が拡
大され、ハーフミラ−１３を透過して、ＡＯＤ　（音響
光学光偏向器）　１４に入射する。照明光１１はこのＡ
　ＯＤ　１４により、紙面とほぼ直交する向きに偏向さ
れ、収差補正のためのリレーレンズ１５を通過して、振
動ミラー１６に入射する。

振動ミラー１６は図中矢印Ａ方向に揺動し、それにより
照明光１１は、上記偏向の方向とほぼ直交する方向に偏
向される。

偏向されたこの照明光１１は、リレーレンズ１７を通っ
て対物レンズ１８に入射し、該対物レンズ１８により、
試料２０上（表面あるいは内部）において微小な光点Ｐ
に結像せしめられる。なおこの試料２゜が載置される試
料台１９は、移動機構２１により矢印Ｚ方向、すなわち
対物レンズ１８の光軸方向に移動されるようになってい
る。

試料２０を透過した透過光１１’　の光束は、対物レン
ズ２２によって平行光とされ、次いでコーナーキューブ
プリズム２３に入射する。透過光１１′　はこのコーナ
ーキューブプリズム２３により、そこへの入射経路と同
じ経路を辿るように反射され、対物レンズ２２により再
度試料２ｏ上において焦点を結び、対物レンズ１８によ
り平行光とされる。平行光とされたこの透過光１１’　
は、リレーレンズ１７、振動ミラー１Ｂ、！ＪＬ／−Ｌ
／ンズ１５、Ａ　ＯＤ　１４と、照明光１１と共通の光
路を反対方向に進み、ハーフミラ−１３に入射する。透
過光１１’　はこのハーフミラ−１３により照明光１１
の光路から分岐され、リレーレンズ２４を通過して、集
光レンズ２５により点像Ｑに結像せしめられる。

ＡＯＤ１４よりもレーザ光源１ａ側に配されたハーフミ
ラ−１３の部分においては、勿論照明光１１は偏向され
ておらず、また透過光１１°　も偏向されていない。し
たがってこの点像Ｑは、照明光１１の偏向に応じて動い
てしまうことがない。この点像Ｑは、ピンホール板２Ｂ
を介して、光検出器２７によって検出される。この光検
出器２７としては例えばフォトダイオード、光電子増倍
管等が用いられ、該光検出器２７からは上記点像Ｑの明
るさを示す信号Ｓが出力される。

先に述べた通り、試料２０を照射する照明光１１はＡ　
ＯＤ　１４によって偏向されているので、光点Ｐは試料
２０上をＸ方向に主走査し、それとともに照明光１１が
振動ミラー１６によって偏向されているので、光点Ｐは
試料２０上を上記主走査の方向とほぼ直交するＹ方向に
副走査する。

以上のようにして光点Ｐが試料２０上を２次元的に走査
することにより、光検出器２７からは、該試料２０の２
次元像を担持する時系列の信号Ｓが出力される。この信
号Ｓは、例えば所定周期毎に積分する等により、画素分
割された信号とされる。

また本実施例においては試料台１９が、移動機構２１に
より、主、副走査方向Ｘ１Ｙと直交する矢市Ｚ方向に移
動される。こうして試料２０をＺ方向に所定距離移動さ
せる毎に前記光点Ｐの２次元走査を行なえば、合焦点面
の情報のみが光検出器２７によって検出される。そこで
、この光検出器２７の出力Ｓをフレームメモリに取り込
むことにより、試料２０をＺ方向に移動させた範囲内で
、全ての面に焦点が合った画像を担う信号を得ることが
可能となる。

なお照明光１１を偏向させる光偏向手段としては、以上
説明したＡＯＤ１４と振動ミラー１６に限らず、その他
の公知のもの、例えばガルバノメータミラーやポリゴン
ミラー、さらにはＥＯＤ　（電気光学光偏向器）等が用
いられてもよい。

また、以上述べた実施例の共焦点走査型顕微鏡は、モノ
クロの顕微鏡像を得るものであるが、本発明は、従来か
ら知られているカラー画像を得る共焦点走査型顕微鏡に
対して適用することも勿論可能である。

（発明の効果） 以上詳細に説明した通り本発明の共焦点走査型透過顕微
鏡は、試料上を２次元走査してそこを透過した光を、光
検出器を固定したまま検出できる構成となっているので
、光検出器の走査機構が不要で構造が簡素化されうる。

その上本発明の共焦点走査型透過顕微鏡は、上記試料を
透過した透過光を光検出器まで導く受光光学系の大部分
が送光光学系と兼用されているので、振動ミラーの裏面
に上記透過光を導くように構成された従来の共焦点走査
型顕微鏡に比べれば、光学系が大幅に簡素化され、その
ために組立、調整作業も容易となって、大幅なコスト低
減が実現される。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の一実施例による共焦点走査型顕微鏡を示
す概略側面図である。 ｌＯ・・・レーザ光源　　　１１・・・照明光１１°・
・・透過光　　　　１３・・・ハーフミラ−１４・・・
ＡＯＤ　　　　　　１５．１７．２４・・・リレーレン
ズ１６・・・振動ミラー　　　１８．２２・・・対物レ
ンズ１９・・・試料台　　　　　２０・・・試料２３・
・・コーナーキューブプリズム

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 試料が載置される試料台と、 照明光を発する光源と、 この照明光を試料上において微小な光点として結像させ
   る送光光学系と、 前記照明光を偏向して前記光点を試料上において２次元
   走査させる光偏向手段と、 前記試料を透過した光束が入射する位置に配されて該光
   束を、その入射経路と同じ経路を辿るように反射させる
   コーナーキューブプリズムと、この反射した光束を、前
   記光偏向手段よりも前記光源側の位置において、照明光
   の光路から分岐させる光分岐手段と、 この分岐された光束を集光して点像に結像させる集光レ
   ンズと、 この点像を検出する光検出器とからなる共焦点走査型透
   過顕微鏡。