JP2002196252A - 走査型顕微鏡検査における照明用光源装置、及び走査型顕微鏡 - Google Patents
走査型顕微鏡検査における照明用光源装置、及び走査型顕微鏡Info
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
- G02B21/002—Scanning microscopes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 安定的でかつ調節も容易であり、
しかも低コストで高分解能を実現できる走査型顕微鏡検
査における照明用光源装置及び走査型顕微鏡を提供する
こと。 【解決手段】 走査型顕微鏡検査における照明用
光源装置及び走査型顕微鏡は、ａ）１つの波長の光線
（１７）を発する電磁的エネルギー源（３）を有し、
ｂ）電磁的エネルギー源（３）に、光線（１７）を空間
的に分割して少なくとも２つの分割光線（１９、２１）
を形成する手段（５）が後置されており、及びｃ）少な
くとも１つの分割光線（２１）に、波長を変化させるた
めの中間素子（９）が配されている。
しかも低コストで高分解能を実現できる走査型顕微鏡検
査における照明用光源装置及び走査型顕微鏡を提供する
こと。 【解決手段】 走査型顕微鏡検査における照明用
光源装置及び走査型顕微鏡は、ａ）１つの波長の光線
（１７）を発する電磁的エネルギー源（３）を有し、
ｂ）電磁的エネルギー源（３）に、光線（１７）を空間
的に分割して少なくとも２つの分割光線（１９、２１）
を形成する手段（５）が後置されており、及びｃ）少な
くとも１つの分割光線（２１）に、波長を変化させるた
めの中間素子（９）が配されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、走査型顕微鏡検査
における照明用光源装置に関する。この場合、走査型顕
微鏡は、共焦点顕微鏡としても構成されうる。
における照明用光源装置に関する。この場合、走査型顕
微鏡は、共焦点顕微鏡としても構成されうる。
【０００２】更に、本発明は走査型顕微鏡、とりわけ、
照明システムから発する光線を複数の光学的手段からな
る中間光学回路を介して被検物上へ導き、かつ被検物か
ら発する光を複数の光学的手段を介し受光する少なくと
も１つの検出器を有する走査型顕微鏡に関する。
照明システムから発する光線を複数の光学的手段からな
る中間光学回路を介して被検物上へ導き、かつ被検物か
ら発する光を複数の光学的手段を介し受光する少なくと
も１つの検出器を有する走査型顕微鏡に関する。
【０００３】
【従来の技術】走査型顕微鏡検査においては、試料（被
検物）は光線で照射され、当該試料から放出される反射
光又は蛍光が観察される。照明光線の合焦（位置）は、
調節可能な光線偏向装置（一般的には２つのミラーの傾
動操作）によって物体面で移動させられるが、その際偏
向軸は大抵互いに垂直に配され、ミラーの一方はｘ方向
の、ミラーの他方はｙ方向の偏向を行う。ミラーの傾動
操作は、例えば、ガルバノメータ調節素子によって行わ
れる。被検物から発する光の強度ないしパワー（Leistu
ng）は、走査光線の位置に応じて測定される。通常、調
節素子には、ミラーの実際位置を求めるためにセンサが
配される。
検物）は光線で照射され、当該試料から放出される反射
光又は蛍光が観察される。照明光線の合焦（位置）は、
調節可能な光線偏向装置（一般的には２つのミラーの傾
動操作）によって物体面で移動させられるが、その際偏
向軸は大抵互いに垂直に配され、ミラーの一方はｘ方向
の、ミラーの他方はｙ方向の偏向を行う。ミラーの傾動
操作は、例えば、ガルバノメータ調節素子によって行わ
れる。被検物から発する光の強度ないしパワー（Leistu
ng）は、走査光線の位置に応じて測定される。通常、調
節素子には、ミラーの実際位置を求めるためにセンサが
配される。
【０００４】特に共焦点走査型顕微鏡の場合、被検物の
走査は、三次元での光線の合焦のより行われる。
走査は、三次元での光線の合焦のより行われる。
【０００５】共焦点走査型顕微鏡は、一般的に、光源、
合焦光学系（これにより光源からの光が、ピンホール遮
光器−所謂励起遮光器（Anregungsblende）−上で合焦
される）、ビームスプリッタ、光線制御用の光線偏向装
置、顕微鏡光学系、検出用（ピンホール）遮光器（絞
り）、及び検出光ないし蛍光を検出するための検出器を
有する。照明光は、ビームスプリッタを介して入射結合
される。被検物から発する蛍光ないし反射光は、光線偏
向装置を介してビームスプリッタへ戻り、これを通過
し、そして検出用遮光器（これには検出器が後置されて
いる）上で合焦する。被検物の合焦領域（スポット）か
ら直接発した光に由来しない検出光は、上記とは別の光
路を経由し、検出用遮光器を通過しない（後置の検出器
により検出されない）。そのため、被検物の連続的走査
によって三次元画像を形成する点情報が得られる。三次
元画像は、大抵、断層的な画像データの集積により得ら
れる。
合焦光学系（これにより光源からの光が、ピンホール遮
光器−所謂励起遮光器（Anregungsblende）−上で合焦
される）、ビームスプリッタ、光線制御用の光線偏向装
置、顕微鏡光学系、検出用（ピンホール）遮光器（絞
り）、及び検出光ないし蛍光を検出するための検出器を
有する。照明光は、ビームスプリッタを介して入射結合
される。被検物から発する蛍光ないし反射光は、光線偏
向装置を介してビームスプリッタへ戻り、これを通過
し、そして検出用遮光器（これには検出器が後置されて
いる）上で合焦する。被検物の合焦領域（スポット）か
ら直接発した光に由来しない検出光は、上記とは別の光
路を経由し、検出用遮光器を通過しない（後置の検出器
により検出されない）。そのため、被検物の連続的走査
によって三次元画像を形成する点情報が得られる。三次
元画像は、大抵、断層的な画像データの集積により得ら
れる。
【０００６】被検物から発する光のパワーは、走査過程
中一定の時間間隔で測定され、従って走査点毎に点々と
走査される。測定データから１つの画像を形成できるよ
うに、その測定値は、それに属する走査位置（スポッ
ト）に一義的に配属させられていなければならない。そ
のために、適切な方法により、光線偏向装置の調節素子
の状態データを絶えず同時に測定するか、或いは−多少
精度は落ちるが−光線偏向装置の制御目標データを直接
使用する。
中一定の時間間隔で測定され、従って走査点毎に点々と
走査される。測定データから１つの画像を形成できるよ
うに、その測定値は、それに属する走査位置（スポッ
ト）に一義的に配属させられていなければならない。そ
のために、適切な方法により、光線偏向装置の調節素子
の状態データを絶えず同時に測定するか、或いは−多少
精度は落ちるが−光線偏向装置の制御目標データを直接
使用する。
【０００７】透過型構成（ないしシステム）において
は、例えば蛍光又は励起透過光をコンデンサ（レンズ
系）側で検出することも可能である。この場合、検出光
線は、走査（スキャン）ミラーを介さずに検出器に到達
する（非走査型構成：Non-Descan-Anordnung）。上述の
走査型構成（Descan-Anordnung）の場合のような三次元
の分解能を得るために、透過型構成では、蛍光を検出す
るために、コンデンサ（レンズ系）側の検出用遮光器が
必要であろう。尤も二光子励起の場合には、コンデンサ
（レンズ系）側の検出用遮光器を省略することができ
る。というのは、励起確率は、光子密度の平方に依存
（強度の２乗に比例）しており、光子密度は、当然のこ
とながら、合焦スポットにおいて、その近傍よりも遥か
に大きいからである。それゆえ検出されるべき蛍光は、
そのほぼ全てが大きい確率で合焦領域（スポット）に由
来するので、合焦領域（スポット）からの蛍光光子をそ
の近傍領域からの蛍光光子から遮光装置によって更に分
離・分別する必要はない。
は、例えば蛍光又は励起透過光をコンデンサ（レンズ
系）側で検出することも可能である。この場合、検出光
線は、走査（スキャン）ミラーを介さずに検出器に到達
する（非走査型構成：Non-Descan-Anordnung）。上述の
走査型構成（Descan-Anordnung）の場合のような三次元
の分解能を得るために、透過型構成では、蛍光を検出す
るために、コンデンサ（レンズ系）側の検出用遮光器が
必要であろう。尤も二光子励起の場合には、コンデンサ
（レンズ系）側の検出用遮光器を省略することができ
る。というのは、励起確率は、光子密度の平方に依存
（強度の２乗に比例）しており、光子密度は、当然のこ
とながら、合焦スポットにおいて、その近傍よりも遥か
に大きいからである。それゆえ検出されるべき蛍光は、
そのほぼ全てが大きい確率で合焦領域（スポット）に由
来するので、合焦領域（スポット）からの蛍光光子をそ
の近傍領域からの蛍光光子から遮光装置によって更に分
離・分別する必要はない。
【０００８】共焦点走査型顕微鏡の分解能は、とりわけ
照明光線の合焦（スポット）の強度分布及び空間的広が
りによって与えられる。蛍光の利用に関して分解能を大
きくするための装置が、PCT/DE/95/00124から既知であ
る。その装置では、第二レーザ光源から放出される異な
る波長のレーザ光によって照明合焦空間の辺縁領域が照
明され、そこで第一レーザ光源の光によって励起された
試料領域が誘導され基底状態に戻る。この場合検出され
るのは、第二レーザ光によって照明されない領域から自
発的に生じる光のみであり、そのため分解能は全体とし
て改善される。この方法を行うために、ＳＴＥＤ（誘導
放射空乏：Stimulated Emission Depletion）が一般に
使用されてきた。
照明光線の合焦（スポット）の強度分布及び空間的広が
りによって与えられる。蛍光の利用に関して分解能を大
きくするための装置が、PCT/DE/95/00124から既知であ
る。その装置では、第二レーザ光源から放出される異な
る波長のレーザ光によって照明合焦空間の辺縁領域が照
明され、そこで第一レーザ光源の光によって励起された
試料領域が誘導され基底状態に戻る。この場合検出され
るのは、第二レーザ光によって照明されない領域から自
発的に生じる光のみであり、そのため分解能は全体とし
て改善される。この方法を行うために、ＳＴＥＤ（誘導
放射空乏：Stimulated Emission Depletion）が一般に
使用されてきた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ＳＴＥＤ顕微鏡の分野
では、通常、２つのレーザが使用されるが、一方のレー
ザは試料領域を励起するためのものであり、他方は誘導
放射を惹き起すためのものである。とりわけ誘導放射を
惹き起すためには、大きな光パワーと、それと同時にで
きるだけ自由な波長選択能が必要とされる。そのために
しばしば使用されるのは、光学パラメトリック発振器
（Optisch parametrische Oszillatoren：ＯＰＯ）であ
る。ＯＰＯは、非常に高価であり、その上更に高出力の
励起用レーザ（Pumplaser）を必要とする。励起用レー
ザは、大抵、これまた非常に高価なモード同期パルスレ
ーザである。そのため励起用光源のためにコストがかか
る。更には、レーザは全て、個々の試料領域に正確に当
てるために、正確に調節しなければならない。パルス励
起の場合では、励起用光パルスを当てた後所定の時間
（これは試料構成物質の励起状態の寿命に依存する）内
に誘導放射を惹起する光パルスを当てることが顧慮され
なければならない。パルスレーザ相互間の同期化は、手
間がかかり、しかもその機能が不十分かつ不安定である
ことしばしばである。
では、通常、２つのレーザが使用されるが、一方のレー
ザは試料領域を励起するためのものであり、他方は誘導
放射を惹き起すためのものである。とりわけ誘導放射を
惹き起すためには、大きな光パワーと、それと同時にで
きるだけ自由な波長選択能が必要とされる。そのために
しばしば使用されるのは、光学パラメトリック発振器
（Optisch parametrische Oszillatoren：ＯＰＯ）であ
る。ＯＰＯは、非常に高価であり、その上更に高出力の
励起用レーザ（Pumplaser）を必要とする。励起用レー
ザは、大抵、これまた非常に高価なモード同期パルスレ
ーザである。そのため励起用光源のためにコストがかか
る。更には、レーザは全て、個々の試料領域に正確に当
てるために、正確に調節しなければならない。パルス励
起の場合では、励起用光パルスを当てた後所定の時間
（これは試料構成物質の励起状態の寿命に依存する）内
に誘導放射を惹起する光パルスを当てることが顧慮され
なければならない。パルスレーザ相互間の同期化は、手
間がかかり、しかもその機能が不十分かつ不安定である
ことしばしばである。
【００１０】それゆえ、本発明の課題は、上述の問題を
解決する光源装置及び走査型顕微鏡を提供することであ
る。
解決する光源装置及び走査型顕微鏡を提供することであ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明の第
一の視点によれば、走査型顕微鏡検査における照明用光
源装置により解決される。照明用光源装置は、ａ）１つ
の波長の光線を発する電磁的エネルギー源を有するこ
と、ｂ）電磁的エネルギー源には、光線を空間的に分割
して少なくとも２つの分割光線を形成する手段が後置さ
れていること、及びｃ）少なくとも１つの分割光線に
は、波長を変化させるための中間素子が配されているこ
とを特徴とする。
一の視点によれば、走査型顕微鏡検査における照明用光
源装置により解決される。照明用光源装置は、ａ）１つ
の波長の光線を発する電磁的エネルギー源を有するこ
と、ｂ）電磁的エネルギー源には、光線を空間的に分割
して少なくとも２つの分割光線を形成する手段が後置さ
れていること、及びｃ）少なくとも１つの分割光線に
は、波長を変化させるための中間素子が配されているこ
とを特徴とする。
【００１２】更に、上述の課題は、本発明の第二の視点
によれば、照明光線を試料（被検物）に導くための光線
偏向装置と、顕微鏡光学系と、検出器とを有する走査型
顕微鏡により解決される。走査型顕微鏡は、ａ）１つの
波長の光線を発する電磁的エネルギー源を有すること
ｂ）電磁的エネルギー源には、光線を空間的に分割して
少なくとも２つの分割光線を形成する手段が後置されて
いること、及びｃ）少なくとも１つの分割光線には、波
長を変化させるための中間素子が配されていることを特
徴とする。
によれば、照明光線を試料（被検物）に導くための光線
偏向装置と、顕微鏡光学系と、検出器とを有する走査型
顕微鏡により解決される。走査型顕微鏡は、ａ）１つの
波長の光線を発する電磁的エネルギー源を有すること
ｂ）電磁的エネルギー源には、光線を空間的に分割して
少なくとも２つの分割光線を形成する手段が後置されて
いること、及びｃ）少なくとも１つの分割光線には、波
長を変化させるための中間素子が配されていることを特
徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】照明用光源装置は、更に、少なく
とも１つの分割光線が、試料（被検物）に直接投光さ
れ、かつそこで第一領域を光学的に励起することが好ま
しい。照明用光源装置は、更に、少なくとも１つの他の
分割光線が、少なくとも１つの中間素子を介して試料の
第二領域に投光され、そこで重畳領域を形成しかつ重畳
領域において誘導放射を惹起し得ることが好ましい。照
明用光源装置は、更に、電磁的エネルギー源が、パルス
レーザとして構成されていることが好ましい。走査型顕
微鏡は、更に、ａ）少なくとも１つの分割光線が、試料
（被検物）に直接投光され、かつそこで第一領域を光学
的に励起すること、ｂ）少なくとも１つの他の分割光線
が、少なくとも１つの中間素子を介して試料の第二領域
に投光され、そこで重畳領域を形成しかつ重畳領域にお
いて誘導放射を惹起し得ることことが好ましい。
とも１つの分割光線が、試料（被検物）に直接投光さ
れ、かつそこで第一領域を光学的に励起することが好ま
しい。照明用光源装置は、更に、少なくとも１つの他の
分割光線が、少なくとも１つの中間素子を介して試料の
第二領域に投光され、そこで重畳領域を形成しかつ重畳
領域において誘導放射を惹起し得ることが好ましい。照
明用光源装置は、更に、電磁的エネルギー源が、パルス
レーザとして構成されていることが好ましい。走査型顕
微鏡は、更に、ａ）少なくとも１つの分割光線が、試料
（被検物）に直接投光され、かつそこで第一領域を光学
的に励起すること、ｂ）少なくとも１つの他の分割光線
が、少なくとも１つの中間素子を介して試料の第二領域
に投光され、そこで重畳領域を形成しかつ重畳領域にお
いて誘導放射を惹起し得ることことが好ましい。
【００１４】本発明の光源装置を使用することにより、
電磁的エネルギー源しか必要とされないので、顕微鏡検
査、とりわけＳＴＥＤ顕微鏡検査における照明が非常に
単純化かつ低価格化される。
電磁的エネルギー源しか必要とされないので、顕微鏡検
査、とりわけＳＴＥＤ顕微鏡検査における照明が非常に
単純化かつ低価格化される。
【００１５】好ましい実施形態では、分割光線の一方
（第一分割光線）が、試料の第一領域の光学的励起に使
用される。分割光線の他方（第二分割光線）（その波長
は中間素子によって調節される）は、試料の第二領域に
おける誘導放射を惹き起すために使用される。その際、
第一及び第二領域は、少なくとも部分的に重畳する。第
二分割光線の波長は、中間素子によって変化させられ
る。この中間素子は、好ましくは、光学パラメトリック
発振器（ＯＰＯ）である。
（第一分割光線）が、試料の第一領域の光学的励起に使
用される。分割光線の他方（第二分割光線）（その波長
は中間素子によって調節される）は、試料の第二領域に
おける誘導放射を惹き起すために使用される。その際、
第一及び第二領域は、少なくとも部分的に重畳する。第
二分割光線の波長は、中間素子によって変化させられ
る。この中間素子は、好ましくは、光学パラメトリック
発振器（ＯＰＯ）である。
【００１６】本発明によれば、更に有利には、パルス励
起を行う場合（例えば多光子励起を目的とする）、電磁
的エネルギー源（これによって励起も誘導放射も惹き起
される）がパルスレーザであれば、パルス光光源相互間
の同期化を省略することができる。
起を行う場合（例えば多光子励起を目的とする）、電磁
的エネルギー源（これによって励起も誘導放射も惹き起
される）がパルスレーザであれば、パルス光光源相互間
の同期化を省略することができる。
【００１７】
【実施例】本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明
する。なお、請求の範囲に付した図面参照符号は、発明
の理解の容易化のためであって、本発明を図示の態様に
限定することを意図しない。また、以下の実施例も発明
の理解の容易化のために過ぎず、本発明の技術的思想を
逸脱しない範囲において当業者により実施可能な修正・
変更を含むことも言うまでもない。
する。なお、請求の範囲に付した図面参照符号は、発明
の理解の容易化のためであって、本発明を図示の態様に
限定することを意図しない。また、以下の実施例も発明
の理解の容易化のために過ぎず、本発明の技術的思想を
逸脱しない範囲において当業者により実施可能な修正・
変更を含むことも言うまでもない。
【００１８】図１に本発明の光源装置１を示した。チタ
ン−サファイアレーザとして構成されているパルスレー
ザが電磁的エネルギー源３として配されている。パルス
レーザからの光線１７は、光線を空間的に分割する手段
（ビームスプリッタ５として構成されている）によっ
て、第一分割光線１９と第二分割光線２１に分割され
る。第二分割光線２１は、ミラー７を介して中間素子９
（これは光学パラメトリック発振器として構成されてい
る）に達する。光学パラメトリック発振器９から射出さ
れた分割光線２３は、ミラー１１を介してダイクロイッ
ク光線結合器（入射結合器）１３に達し、そこで第一分
割光線１９と結合し、光源装置１から射出する照明光線
１５を形成する。ミラー７及び１１は傾動可能に支承さ
れ、そのため照明光線の成分相互間の相対的位置関係を
調節することができる。
ン−サファイアレーザとして構成されているパルスレー
ザが電磁的エネルギー源３として配されている。パルス
レーザからの光線１７は、光線を空間的に分割する手段
（ビームスプリッタ５として構成されている）によっ
て、第一分割光線１９と第二分割光線２１に分割され
る。第二分割光線２１は、ミラー７を介して中間素子９
（これは光学パラメトリック発振器として構成されてい
る）に達する。光学パラメトリック発振器９から射出さ
れた分割光線２３は、ミラー１１を介してダイクロイッ
ク光線結合器（入射結合器）１３に達し、そこで第一分
割光線１９と結合し、光源装置１から射出する照明光線
１５を形成する。ミラー７及び１１は傾動可能に支承さ
れ、そのため照明光線の成分相互間の相対的位置関係を
調節することができる。
【００１９】図２に共焦点走査型顕微鏡として構成され
ている本発明の走査型顕微鏡を示す。ここに示した実施
例では、光源装置１は、分割光線２３の光路に、光学パ
ラメトリック発振器９に続いて、合焦形態に影響を与え
る手段（これは、λ／２プレート６１として構成されて
おり、かつ分割光線２３の断面の中央部分のみによって
通過される）を含む。分割光線１９もまた光学パラメト
リック発振器２５に達する。そこから射出する分割光線
は、（元の分割光線とは）異なる波長を有し、ここでは
符号２７で表わされる。λ／２プレート６１を通過した
分割光線２３は、ダイクロイック光線結合器１３に達
し、そこで分割光線２７と結合し、光源装置１から射出
する照明光線２９を形成する。
ている本発明の走査型顕微鏡を示す。ここに示した実施
例では、光源装置１は、分割光線２３の光路に、光学パ
ラメトリック発振器９に続いて、合焦形態に影響を与え
る手段（これは、λ／２プレート６１として構成されて
おり、かつ分割光線２３の断面の中央部分のみによって
通過される）を含む。分割光線１９もまた光学パラメト
リック発振器２５に達する。そこから射出する分割光線
は、（元の分割光線とは）異なる波長を有し、ここでは
符号２７で表わされる。λ／２プレート６１を通過した
分割光線２３は、ダイクロイック光線結合器１３に達
し、そこで分割光線２７と結合し、光源装置１から射出
する照明光線２９を形成する。
【００２０】照明光線２９は、光線結合器（ビームスプ
リッタ）３１で反射され光線偏向装置（これはカルダン
式に懸架された走査ミラー３２を含む）３３へ向かう。
走査ミラー３２は、照明光線２９を走査光学系３５、光
学系３７を介し、更に顕微鏡光学系３９を通過して試料
（被検物）４１上に導くか、ないしは試料４１を透過さ
せる。照明光線２９は、非透過性試料４１の場合、試料
表面に導かれる。生物学的試料４１（標本）又は透過性
試料の場合は、照明光線２９は、試料４１を透過するよ
う導くことも可能である。このことは、試料４１の複数
の合焦面が順次（ないし連続的に）照明光線２９によっ
て走査されることを意味する。照明光線２９は、図２で
は、実線で描かれている。試料から発する検出光線４３
は、顕微鏡光学系３９を通過し、光線偏向装置３３を介
してビームスプリッタ（光線結合器）３１へ向かい、こ
れを通過し、光電子増倍管（Photomultiplier）として
構成されている検出器４７に入射する。試料４１から発
する検出光線４３は、図２では、破線で描かれている。
検出器４７では、試料（被検物）から発する検出光線４
３の強度ないしパワーに比例する電気的検出信号が生成
され、処理ユニット（不図示）へ伝送される。検出器４
７には、帯域（通過）フィルタ（これは分割光線２３，
２７の波長を有する光線を遮光する）４８が前置されて
いる。共焦点走査型顕微鏡の場合に通常配される照明用
ピンホール（遮光器）４６と、検出用ピンホール（遮光
器）４５は、完全を期すために、図２に模式的に描かれ
ている。これに対して、光線を案内及び形成する幾つか
の光学素子は、図をより明瞭化するために省略されてい
る。これらの光学素子は、当該技術分野に従事する当業
者には自明のものである。
リッタ）３１で反射され光線偏向装置（これはカルダン
式に懸架された走査ミラー３２を含む）３３へ向かう。
走査ミラー３２は、照明光線２９を走査光学系３５、光
学系３７を介し、更に顕微鏡光学系３９を通過して試料
（被検物）４１上に導くか、ないしは試料４１を透過さ
せる。照明光線２９は、非透過性試料４１の場合、試料
表面に導かれる。生物学的試料４１（標本）又は透過性
試料の場合は、照明光線２９は、試料４１を透過するよ
う導くことも可能である。このことは、試料４１の複数
の合焦面が順次（ないし連続的に）照明光線２９によっ
て走査されることを意味する。照明光線２９は、図２で
は、実線で描かれている。試料から発する検出光線４３
は、顕微鏡光学系３９を通過し、光線偏向装置３３を介
してビームスプリッタ（光線結合器）３１へ向かい、こ
れを通過し、光電子増倍管（Photomultiplier）として
構成されている検出器４７に入射する。試料４１から発
する検出光線４３は、図２では、破線で描かれている。
検出器４７では、試料（被検物）から発する検出光線４
３の強度ないしパワーに比例する電気的検出信号が生成
され、処理ユニット（不図示）へ伝送される。検出器４
７には、帯域（通過）フィルタ（これは分割光線２３，
２７の波長を有する光線を遮光する）４８が前置されて
いる。共焦点走査型顕微鏡の場合に通常配される照明用
ピンホール（遮光器）４６と、検出用ピンホール（遮光
器）４５は、完全を期すために、図２に模式的に描かれ
ている。これに対して、光線を案内及び形成する幾つか
の光学素子は、図をより明瞭化するために省略されてい
る。これらの光学素子は、当該技術分野に従事する当業
者には自明のものである。
【００２１】図３に非走査型構成及び多光子励起の形態
をとる本発明の走査型顕微鏡を示した。照明には、基本
的には、図１に示した光源装置１が用いられるが、合焦
形態に影響を与える手段（これはλ／２プレート６１と
して構成され、かつ分割光線５３の断面の中央部分のみ
のよって通過される）を更に含む。λ／２プレート６１
を通過した分割光線５３は、ミラー５５によって反射さ
れダイクロイック光線結合器３１へ向かい、そこで分割
光線１９と結合し、光源装置１から射出する照明光線５
１を形成する。試料４１の照明は、図２の装置と同様に
して行われる。試料４１の領域の励起は、照明光線５１
の一成分（これは分割光線１９の波長を有する）によっ
て惹き起される。誘導放出（射）は、照明光線５１の別
の成分（これは分割光線２３の波長を有する）によって
惹き起される。λ／２プレート６１によって、照明光線
５１の後者の成分は、内側が空（中空）の（中央に光の
成分を持たない）合焦（形態）を持ち、そのためその空
間の全方向において（誘導）放射空間（ボリューム）が
制限（ないし削限）され、従って軸方向及び横方向の分
解能は大きくなる。
をとる本発明の走査型顕微鏡を示した。照明には、基本
的には、図１に示した光源装置１が用いられるが、合焦
形態に影響を与える手段（これはλ／２プレート６１と
して構成され、かつ分割光線５３の断面の中央部分のみ
のよって通過される）を更に含む。λ／２プレート６１
を通過した分割光線５３は、ミラー５５によって反射さ
れダイクロイック光線結合器３１へ向かい、そこで分割
光線１９と結合し、光源装置１から射出する照明光線５
１を形成する。試料４１の照明は、図２の装置と同様に
して行われる。試料４１の領域の励起は、照明光線５１
の一成分（これは分割光線１９の波長を有する）によっ
て惹き起される。誘導放出（射）は、照明光線５１の別
の成分（これは分割光線２３の波長を有する）によって
惹き起される。λ／２プレート６１によって、照明光線
５１の後者の成分は、内側が空（中空）の（中央に光の
成分を持たない）合焦（形態）を持ち、そのためその空
間の全方向において（誘導）放射空間（ボリューム）が
制限（ないし削限）され、従って軸方向及び横方向の分
解能は大きくなる。
【００２２】図３の実施例では、検出は、コンデンサ
（レンズ系）側で行われる。試料４１から発する検出光
線５７は、コンデンサ（レンズ系）５９によって合焦さ
れ、光電子増倍管として構成されている検出器４９に導
かれる。検出器４９には、帯域（通過）フィルタ（これ
は分割光線２３の波長を有する光線を遮光する）４８が
前置されている。
（レンズ系）側で行われる。試料４１から発する検出光
線５７は、コンデンサ（レンズ系）５９によって合焦さ
れ、光電子増倍管として構成されている検出器４９に導
かれる。検出器４９には、帯域（通過）フィルタ（これ
は分割光線２３の波長を有する光線を遮光する）４８が
前置されている。
【００２３】図４は、検査されるべき試料４１の内部又
は表面における、第一分割光線１９及び第二分割光線２
３の空間配置を明確に示している。第二分割光線２３の
直径（又は太さ）は、第一分割光線１９より大きく、そ
のため第一分割光線１９は、第二分割光線２３によって
合焦領域内において完全に取囲まれている。第二分割光
線２３は、内部が空の合焦形態を持つ。第一及び第二分
割光線１９及び２３の重畳によって、合焦領域におい
て、三次元の重畳領域（図４ではハッチングが付された
断面部分として描かれている）６３が画成される。第一
分割光線１９の合焦領域でかつ第二分割光線２３の中空
部分内に在る領域は、放射空間６５を画成する。
は表面における、第一分割光線１９及び第二分割光線２
３の空間配置を明確に示している。第二分割光線２３の
直径（又は太さ）は、第一分割光線１９より大きく、そ
のため第一分割光線１９は、第二分割光線２３によって
合焦領域内において完全に取囲まれている。第二分割光
線２３は、内部が空の合焦形態を持つ。第一及び第二分
割光線１９及び２３の重畳によって、合焦領域におい
て、三次元の重畳領域（図４ではハッチングが付された
断面部分として描かれている）６３が画成される。第一
分割光線１９の合焦領域でかつ第二分割光線２３の中空
部分内に在る領域は、放射空間６５を画成する。
【００２４】同様に、図５は、検査されるべき試料４１
の内部又は表面における、第一及び第二分割光線１９及
び２３の空間配置を明確に示している。第二分割光線２
３と第一分割光線１９は、それぞれその辺縁領域におい
て交差（重量）している。第一及び第二分割光線１９及
び２３の辺縁領域における重畳によって、合焦領域にお
いて、三次元の重畳領域（図５ではハッチングが付され
た断面部分として描かれている）６３を画成する。
の内部又は表面における、第一及び第二分割光線１９及
び２３の空間配置を明確に示している。第二分割光線２
３と第一分割光線１９は、それぞれその辺縁領域におい
て交差（重量）している。第一及び第二分割光線１９及
び２３の辺縁領域における重畳によって、合焦領域にお
いて、三次元の重畳領域（図５ではハッチングが付され
た断面部分として描かれている）６３を画成する。
【００２５】
【発明の効果】本発明の各独立請求項１及び５によりそ
れぞれ対応する所定の課題として掲げる効果が達成され
る。即ち、本発明の光源装置及び走査型顕微鏡により、
安定的でかつ調節も容易であり、しかも低コストで高分
解能を実現できる。各従属請求項により、更に付加的な
効果が、前述の通りそれぞれ達成される。
れぞれ対応する所定の課題として掲げる効果が達成され
る。即ち、本発明の光源装置及び走査型顕微鏡により、
安定的でかつ調節も容易であり、しかも低コストで高分
解能を実現できる。各従属請求項により、更に付加的な
効果が、前述の通りそれぞれ達成される。
【図１】本発明の光源装置。
【図２】完全走査構成のＳＴＥＤによって分解能が高め
られた本発明の走査型顕微鏡。
られた本発明の走査型顕微鏡。
【図３】不完全走査構成のＳＴＥＤ及び多光子励起によ
って分解能が高められた本発明の走査型顕微鏡。
って分解能が高められた本発明の走査型顕微鏡。
【図４】試料で重畳する分割光線の一例。
【図５】試料で重畳する分割光線の他の一例。
１ 光源装置 ３ 電磁的エネルギー源 ５ ビームスプリッタ ７ ミラー ９ 中間素子 １１ ミラー １３ 光線結合器 １５ 照明光線 １７ 光線 １９ 第一分割光線 ２１ 第二分割光線 ２３ 分割光線 ２５ 光学パラメトリック発振器（ＯＰＯ） ２７ 分割光線 ２９ 照明光線 ３１ 光線結合器 ３２ 走査ミラー ３３ 光線偏向装置 ３５ 走査光学系 ３７ 光学系 ３９ 顕微鏡光学系 ４１ 試料（被検物） ４３ 検出光線 ４５ 検出用ピンホール ４６ 照明用ピンホール ４７ 検出器 ４８ 帯域（通過）フィルタ ４９ 検出器 ５１ 照明光線 ５３ 分割光線 ５５ ミラー ５７ 検出光線 ５９ コンデンサ（レンズ系） ６１ λ／２プレート（ないし半波長板） ６２ 第一領域 ６３ 重畳領域 ６５ 放射空間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ユルゲン ホフマン ドイツ連邦共和国 Ｄ−65191 ヴィース バーデン ビーアシュタッター ヘーエ 63 Ｆターム(参考） 2H052 AA07 AA08 AC14 AC15 AC30 AC34
Claims (6)
- 【請求項１】ａ）１つの波長の光線（１７）を発する電
磁的エネルギー源（３）を有すること、 ｂ）該電磁的エネルギー源（３）には、前記光線（１
７）を空間的に分割して少なくとも２つの分割光線（１
９、２１）を形成する手段（５）が後置されているこ
と、及び ｃ）少なくとも１つの分割光線（２１）には、波長を変
化させるための中間素子（９）が配されていることを特
徴とする走査型顕微鏡検査における照明用光源装置。 - 【請求項２】少なくとも１つの分割光線（１９）が、試
料（被検物）（４１）に直接投光され、かつそこで第一
領域（６２）を光学的に励起することを特徴とする請求
項１に記載の光源装置。 - 【請求項３】少なくとも１つの他の分割光線（２１）
が、少なくとも１つの中間素子（９）を介して試料（４
１）の第二領域に投光され、そこで重畳領域（６３）を
形成しかつ該重畳領域（６３）において誘導放射を惹起
し得ることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。 - 【請求項４】前記電磁的エネルギー源（３）は、パルス
レーザとして構成されていることを特徴とする請求項１
〜３の一に記載の光源装置。 - 【請求項５】照明光線を試料（被検物）に導くための光
線偏向装置と、顕微鏡光学系と、検出器とを有する走査
型顕微鏡において、 ａ）１つの波長の光線（１７）を発する電磁的エネルギ
ー源（３）を有すること ｂ）該電磁的エネルギー源（３）には、前記光線（１
７）を空間的に分割して少なくとも２つの分割光線（１
９、２１）を形成する手段（５）が後置されているこ
と、及び ｃ）少なくとも１つの分割光線には、波長を変化させる
ための中間素子（９、２５）が配されていることを特徴
とする走査型顕微鏡。 - 【請求項６】ａ）少なくとも１つの分割光線（１９、２
１、２３、２７、５３）が、試料（被検物）（４１）に
直接投光され、かつそこで第一領域（６２）を光学的に
励起すること、 ｂ）少なくとも１つの他の分割光線（１９、２１、２
３、２７、５３）が、少なくとも１つの中間素子（９、
２５）を介して試料（４１）の第二領域に投光され、そ
こで重畳領域（６３）を形成しかつ該重畳領域（６３）
において誘導放射を惹起し得ることを特徴とする請求項
５に記載の走査型顕微鏡。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10056382.1 | 2000-11-14 | ||
| DE10056382A DE10056382B4 (de) | 2000-11-14 | 2000-11-14 | Scanmikroskop |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002196252A true JP2002196252A (ja) | 2002-07-12 |
| JP5265070B2 JP5265070B2 (ja) | 2013-08-14 |
Family
ID=7663248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001348265A Expired - Fee Related JP5265070B2 (ja) | 2000-11-14 | 2001-11-14 | 走査型顕微鏡検査における照明用光源装置、及び走査型顕微鏡 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP5265070B2 (ja) |
| DE (1) | DE10056382B4 (ja) |
| GB (1) | GB2369953B (ja) |
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| JP2013054175A (ja) * | 2011-09-02 | 2013-03-21 | Olympus Corp | 非線形光学顕微鏡 |
| JP2013083970A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-05-09 | Olympus Corp | レーザ光源装置およびレーザ顕微鏡 |
| JP2015072462A (ja) * | 2013-09-09 | 2015-04-16 | 株式会社ニコン | 超解像観察装置及び超解像観察方法 |
| JP2018106203A (ja) * | 2012-05-15 | 2018-07-05 | カール ツァイス マイクロスコピー ゲーエムベーハーＣａｒｌ Ｚｅｉｓｓ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ Ｇｍｂｈ | 顕微鏡および顕微鏡観察方法 |
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| DE10235914B4 (de) * | 2002-08-06 | 2020-12-31 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Lichtquelle zur Beleuchtung mikroskopischer Objekte und Scanmikroskopsystem |
| DE10347712A1 (de) | 2003-10-14 | 2005-05-12 | Leica Microsystems | Rastermikroskop |
| JP4564910B2 (ja) * | 2005-09-26 | 2010-10-20 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | ウェハ欠陥検査方法および装置 |
| DE102006026204A1 (de) † | 2006-05-31 | 2007-12-06 | Carl Zeiss Microimaging Gmbh | Mikroskop mit erhöhter Auflösung |
| GB0800936D0 (en) | 2008-01-19 | 2008-02-27 | Fianium Ltd | A source of optical supercontinuum generation having a selectable pulse repetition frequency |
| DE102009008646A1 (de) | 2009-02-12 | 2010-08-19 | Dodt, Hans-Ulrich, Dr. | Vorrichtung zum optischen Abbilden einer Probe |
| WO2011052248A1 (en) * | 2009-11-02 | 2011-05-05 | Olympus Corporation | Beam splitter apparatus, light source apparatus, and scanning observation apparatus |
| DE102010015963A1 (de) * | 2010-03-15 | 2011-09-15 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur simultanen Fluoreszenzanregung (2-Wellenlängen-IR) |
| DE102010028138A1 (de) | 2010-04-22 | 2011-10-27 | MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Bestimmen der Verteilung einer Substanz durch Abtasten mit einer Messfront |
| DE102010018967B4 (de) | 2010-04-29 | 2021-11-04 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Anordnungen und Verfahren zur nichtlinearen Mikroskopie |
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| CN107490568B (zh) * | 2017-08-09 | 2020-08-18 | 四川大学 | 基于受激发射损耗特性的超分辨率显微成像装置和方法 |
| CN109358030B (zh) * | 2018-11-26 | 2020-10-30 | 浙江大学 | 一种具有自动对准功能的多色超分辨显微镜系统 |
| CN110907414A (zh) * | 2019-11-01 | 2020-03-24 | 浙江大学 | 一种基于并行探测的二维亚十纳米定位方法及装置 |
| CN112596075B (zh) * | 2020-11-26 | 2022-03-25 | 兰州大学 | 一种多激发波长光谱仪式荧光激光雷达系统 |
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| US5436459A (en) * | 1993-03-10 | 1995-07-25 | Dragerwerk Aktiengesellschaft | UV spectrometer with laser diodes and laser frequency multiplication |
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