JPS61219919A

JPS61219919A - 走査型光学顕微鏡

Info

Publication number: JPS61219919A
Application number: JP6226285A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Horikawa; 嘉明堀川
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1985-03-27
Filing date: 1985-03-27
Publication date: 1986-09-30
Anticipated expiration: 2011-08-14
Also published as: JP2524574B2

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】薮五豆見本発明は、走査型光学顕微鏡に関するものである。

（」Ｕ［髭従来一般の！！Ｊ徽鏡は、光源及び適切なコンデンサー
レンズによつ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て観察或いは写真撮影す
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
う場合或いは暗視野観察を行う場合には、夫々各検鏡法
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
は点光源により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
れている測光方法である小穴・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。

この顕微鏡について米国特許第３０１３４６７号明細書
に記載さ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を通して検出器で検出する。一方、駆動回路８によ
って試料４上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。

臣こうして検出器７かり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０例えば試料は大きさの軽
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、異なりた
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。これも先の列と同様に点状に
試料を照明し、該試料を透過或いは反射して（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０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
り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からの同期信号に同期したストレージ型の
ＣＲＴ９に表示すれば試料の像が観察できる。検出器１
１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。

亘−豊本発明は、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。

（−−！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。

ｌ１亘以下第１図乃至第４図に示した一実施例に基づき本発明
の詳細な説明すれば、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はビームスプリン
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の瞳２４と共役な位置に配
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−敗し、光ビーム２０
の中心も軸外主光＆１１２６と一致する０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３
０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そ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３
２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に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３
４の感度むら等の影響を防ぐことができるし、検出器３
４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
プリンタ２１により取り出されて検出ビーム３７となる
０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。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に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、微分型観察を行える。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
ことが示されている。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（になり、瞳４６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
れば、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４
８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０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０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５６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を走査し
、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の瞳に入射する。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、そのレーザスポ
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ンタ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６日及び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５８．５
７．ガルバノメータ−ミラー５６を通ってビームスプリ
ンタ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。ビームスプリン
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０次光をカットすると、暗視野像が得られる。又、
光束の拡がったところに検出器７４．７５を光軸に関し
て対称に設置しであるので、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
ームスプリンタ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６
３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、螢光観察も行い得る０例えばＡ、゛レーザの４８８
ｎｍの波長でＦＩＴＣ染色された試料を励起し、その螢
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
より瞳に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は夫々前のレーザ光源（Ａ、”　ル−
ザ、波長４８８ｎｍ）、緑のレーザ光源（Ａ、゛　レー
ザ、波長５１４．５ｎｍ）、赤のレーザ光源（Ｈ，−Ｎ
、レーザ、波長６３３ｎｍ）であって、これらから発し
た各レーザ光をグ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。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合成さ
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ＲｌＧ、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光に形成し、ピ
ンホール７２を入れた検出が可能となっている。その後
ビームをグイクロイックミー１０３．１０４でＲ，Ｇ、
Ｂの三色に分け、夫々を検出器で検出する。

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１．０９，
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
クー走査の他の、Ｘ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。透過径検出器６８．６９の信号はプリアン
プｌｉｔ、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１１６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１
１６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を通してフレーム
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は音響光変調素子の駆動回路であって、音響光変
調素子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１２０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の位置をその座標に固定し
、そこに瞬間的にレーザ光を照射する場合に用いられる
。又、これ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
変調素子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１２Ｂをオフセット、可変ゲインの調整のついた増
幅アンプ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、干渉顕
微鏡、偏向顕微鏡、螢光顕微鏡も通常の顕微鏡と違って
わずかの光学部品で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１４３
によって反射されビーム１３４となって瞳伝送レンズ１
３５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１３Ｂ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１．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。

音響先光偏向素子１３１，１３９は第１３図に示した如
く音波を伝える媒体１４８と圧電素子１４９とから成っ
ており、圧電素子１４９に高周波電圧（１００ＭＨｚ前
後）を加えると媒体１４８内に音波による回折格子が生
じ、レーザビーム１５０を入射すると、０次回折光１６
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、−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器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
かれた二つの音響偏向素子１４１．１４９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酸いは
平行であることが望ましい、しかし、音響光偏光器１３
１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
°２度目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ミラー１
３３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１３９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を設けることにより
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。検出系は第１図に示すものと同様
に構成されており、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、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
、且つ瞳を考慮し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的顕微鏡においても、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。

ｌ豆旦蓋且上述の如く、本願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Ｗ１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・・・・ビームスプリフタ
、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、４
０．４１．４２・・・・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。第２図第４図第５図１６図１８図才９　図１３仙１１０図オ」］図（Ａ）（Ｂ）第１４図第１５図手続補正書（自発）昭和６１年　６月２７日１、事件の表示　　特願昭６０−６２２６２号２、発　
明　の　名　称　　　　走査型光学顕微鏡４、代　　　
理　　　人　　　　〒１０５東京都港区新橋５の１９５
、補正の対象明細書の特許請求の範囲の欄９発明の詳細な説明の欄及
び図面。６、補正の内容（１）　　特許請求の範囲を別紙添付の通り訂正する。（２）　　明細書筒３頁１５行目の「試料４上」をｒ試
料４」と訂正する。（３）　明細書第２頁１行目の「大きさの軽い」を「大
きさの限られた軽いｊと、同頁１４４行目「先の列」を
「先の例ｊと、夫々訂正する。ｒ４１　　明細書筒１１頁３行目のｒ＠４６Ｊを「瞳４
５Ｊと、同頁４行目の「拡がり４６」を「拡がり４６′
」と、同頁５行目の「おければ」を「おけばｊと、夫々
訂正する。（５）　　明細書筒２０頁１１行目の「透過径検出器」
をｒ透過系検出器ｊと訂正する。６）　明細書第２５頁１行目の「音響先光偏向素子」を
「音響光偏向素子」と訂正する。７）　明細書第２５頁１行から２行目及び１４４行目「
音響光偏向器」をｒ音響光偏向素子」と、同頁６行目の
「音響偏向素子１４１゜１４９１を「音馨光偏曲牽竿１
３１．１３９Ｊと、夫々訂正する。（８）　　図面中、第１図、第３図及び第１２図（Ａ）
を別紙添付の如く訂正する。特許請求の範囲光源と、前記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の間に配置されて
いて前記対物レンズに入る光の入射角度を変化させるこ
とにより物体上を走査する光偏且部材と、物体からの光
を受ける検出器とを具備し、前記光偏向部材を前記対物
レンズの瞳又はその共役位置若しくはそれらの近傍に配
置した走査型光学顕微鏡。牙３図？１２図（Ａ）

Claims

【特許請求の範囲】

光源と、前記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の間に配置されて
いて前記対物レンズに入る光の入射角度を変化させるこ
とにより物体上を走査する光偏光部材と、物体からの光
を受ける検出器とを具備し、前記光偏向部材を前記対物
レンズの瞳又はその共役位置若しくはそれらの近傍に配
置した走査型光学顕微鏡。