JP2004029373A

JP2004029373A - カラー顕微鏡

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Publication number: JP2004029373A
Application number: JP2002185468A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Okamoto; 岡本　陽一; Takashi Nakamu; 中務　貴司
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 2002-06-26
Filing date: 2002-06-26
Publication date: 2004-01-29

Abstract

【課題】複数の光源を具備し、これらの光源の波長の異なる光を共通の対物レンズを通して試料に集光させることによりカラー画像を得るカラー顕微鏡において、対物レンズでの色収差の影響を低減する。
【解決手段】レーザカラー顕微鏡）１００は、レーザ光光学系（第１光学系）１と白色光光学系（第２光学系）２とを含み、これらは共通の対物レンズ１７を有する。第１光学系１の第１結像レンズ１６と、第２光学系２の第３結像レンズ２４には、夫々、駆動機構Ｄ−１、Ｄ−２が付設されて光軸方向位置が調整可能であり、これにより、第１光学系１で輝度情報を得るときの対物レンズの焦点距離と、第２光学系２で色情報を得るときの対物レンズの焦点距離とが同じになるように第１、第３結像レンズ１６、２４の位置調整が行われる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカラー顕微鏡に関する。本発明は、好適にはコンフォーカル走査顕微鏡に適用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、共焦点原理を利用したコンフォーカル顕微鏡が知られている。このコンフォーカル顕微鏡は、対物レンズとピンホールを有し、対物レンズの焦点位置に試料がある場合、該ピンホールを通過したレーザ光（応答光）を第１受光素子で受光するので、観察したい高さの部分についての画像（コンフォーカル（共焦点）画像）だけが、鮮明に映し出される（解像度が高くなる）。かかる共焦点画像は白黒（無彩色）の映像となる。
【０００３】
しかし、かかる白黒の映像では情報が少なく、つまり、試料の色彩に関する情報が得られず、傷や付着物の種類の判別など詳細な観察が困難となる場合がある。そのため、特許第３２０５５３０号公報や特開平１１−１４９０７号公報に見られるようなカラー（有彩色）顕微鏡が開発されており、この種のカラー顕微鏡は、一般的には、可視領域の波長の光源が使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば、例えば解像度を高めるために、輝度情報を得るための光源（典型的にはレーザ光源）として紫外線領域又は可視光線領域中で短波長領域（４００〜４２０ｎｍ程度）に属する波長の単色光を用いた場合、色情報を得るための光源（典型的には白色光源）の波長とは大きく異なることから、色収差の問題が発生する。
【０００５】
この色収差には、横の色収差（倍率色収差）と、縦の色収差（軸上色収差）とが知られているが、異なる光源からの光によって対物レンズに軸上色収差が発生したときには、使用する光源によって焦点距離が大きく異なり、また、例えば短波長の単色光は被写界深度が小さいため、焦点ボケによって十分なる輝度情報が得られないという問題が発生する。
【０００６】
例えば、カラーコンフォーカル顕微鏡において、非コンフォーカルモードの画面、すなわち、白色光源からの光（白色光）を試料に照射したときに得られる画面（例えば、金属顕微鏡にＣＣＤカメラを取り付けたときの画面）と、コンフォーカルモード、すなわち、白色光源に多く含まれる波長とは大きくことなる波長を持つ光源からの光を試料に照射したときに得られる画面（例えば、紫外線レーザ顕微鏡の画面）とは、軸上色収差のために、二つの画面はどちらか一方の画面が焦点外になってしまうので、高い解像度と良好な色再現性とを両立することのできるカラー画面を得ることができない。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、複数の光源を具備し、これらの光源の波長の異なる光を共通の対物レンズを通して試料に集光させることによりカラー画像を得るカラー顕微鏡において、対物レンズでの色収差の影響を低減することのできるカラー顕微鏡を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、輝度情報を得るための光源と、色情報を得るための光源とを備えたカラー顕微鏡において、これら複数の光源から発せられる光によって対物レンズの焦点距離に差が発生するのを防止することのできるカラー顕微鏡を提供することにある。
【０００９】
本発明の別の目的は、波長が大きく異なる複数の光源を用いたとしても良好なカラー画面又は像を得ることのできるカラー顕微鏡を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、輝度情報を得るために可視領域以外の領域の波長の光を発する光源を用いた場合に発生し易い色収差の問題を解消することのできるカラー顕微鏡を提供することにある。
【００１１】
輝度情報を得るための光の波長と色情報を得るための光の波長とが大きく異なっていたとしても、良好な解像度と良好な色再現性とを両立することのできるコンフォーカルカラー走査顕微鏡を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
かかる技術的課題は、本発明の第１の観点によれば、
輝度情報を得るための第１の光源を備えた第１光学系と、色情報を得るための第２の光源を備えた第２光学系並びに、これら第１、第２の光学系が共通の対物レンズを含み、試料からの応答光に基づいて各々前記第１光学系により獲得した前記輝度情報と前記第２光学系により獲得した前記色情報とを合成することによりカラー映像用の信号を生成するカラー顕微鏡において、
前記第１光学系での前記対物レンズの焦点距離と、前記第２光学系での前記対物レンズの焦点距離とを実質的に同じにする対物レンズ焦点距離調整手段を少なくともいずれか一方の光学系が有していることを特徴とするカラー顕微鏡を提供することにより達成される。
【００１３】
上述した技術的課題は、本発明の第２の観点によれば、
輝度情報を得るための第１の光源を備えた第１光学系と、色情報を得るための第２の光源を備えた第２光学系並びに、これら第１、第２の光学系が共通の対物レンズを含み、試料からの応答光に基づいて各々前記第１光学系により獲得した前記輝度情報と前記第２光学系により獲得した前記色情報とを合成することによりカラー映像用の信号を生成するカラー顕微鏡において、
前記第１の光学系に含まれる結像レンズに付設され、該結像レンズを光軸方向に移動させるための第１の結像レンズ移動手段を有し、
該結像レンズ移動手段により、前記第１光学系での前記対物レンズの焦点距離が前記第２光学系での前記対物レンズの焦点距離と同じになるように前記第１光学系に含まれる結像レンズの光軸方向の位置を調整することができることを特徴とするカラー顕微鏡を提供することにより達成される。
【００１４】
上述した技術的課題は、本発明の第２の観点によれば、
輝度情報を得るための第１の光源を備えた第１光学系と、色情報を得るための第２の光源を備えた第２光学系並びに、これら第１、第２の光学系が共通の対物レンズを含み、試料からの応答光に基づいて各々前記第１光学系により獲得した前記輝度情報と前記第２光学系により獲得した前記色情報とを合成することによりカラー映像用の信号を生成するカラー顕微鏡において、
前記第２光学系に含まれる結像レンズに付設され、該結像レンズを光軸方向に移動させるための第２の結像レンズ移動手段を有し、
該第２の結像レンズ移動手段により、前記第２光学系での前記対物レンズの焦点距離が前記第１光学系での前記対物レンズの焦点距離と同じになるように前記第２光学系に含まれる結像レンズの光軸方向の位置を調整することができることを特徴とするカラー顕微鏡を提供することにより達成される。
【００１５】
本発明は、第１光学系と第２光学系とで用いられる共通の対物レンズの色収差補正が十分になされていない波長領域の光を発する光源を使用するときに効果的である。本発明は、最も典型的には、前記第１光学系により前記輝度情報を得る又は前記第２光学系により前記色情報を得るときに、これに先だって、結像レンズの位置を調整することにより共通の対物レンズの焦点距離が第１光学系及び第２光学系とで同じになるように設定することができることから、第１又は第２の光学系で輝度情報又は色情報を得るときに、対物レンズの軸上色収差の影響を受けることなく輝度情報又は色情報を獲得することができる。したがって、第１光学系で使用する光源と第２光学系で使用する光源との間で大きく波長の異なっていたとしても良好なカラー画面を得ることができる。
【００１６】
本発明は、前記第１光学系が単色光の光源を含む共焦点光学系で構成されたコンフォーカルカラー顕微鏡に好適に適用される。このコンフォーカルカラー顕微鏡において、輝度情報を得るための第１光学系の光源として、紫外線領域又は赤外線領域の波長の光源を用いることができ、特に、解像度の高い画像を得るために紫外線領域又は可視光線領域中ので短波長領域（４００〜４２０ｎｍ程度）に属する短波長の単色光を発する光源を採用しても、軸上色収差を影響を受けることなく良好なカラー画面を得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
【００１８】
第１の実施形態（図１〜図５）
　図１において、コンフォーカル走査顕微鏡（レーザ顕微鏡）１００は、レーザ光光学系（第１光学系）１と、白色光光学系（第２光学系）２とを備えている。
【００１９】
レーザ光光学系１
　レーザ光光学系１は、試料ｗの深度に関する情報を検出できる共焦点光学系で、可視領域の波長のレーザ光であってもよいが、赤外線領域又は紫外線領域のレーザ光、好ましくは紫外線領域又は可視光線領域中で短波長領域（４００〜４２０ｎｍ程度）に属する短波長のレーザ光Ｌ１を出射するレーザ光源１０を有する。なお、レーザ光源１０に代えて、赤外線領域又は紫外線領域の波長の単色光を放射する光源、例えば高輝度ランプであってもよく、また、レーザ光光学系１は単一であってもよいが、複数であってもよい。複数のレーザ光光学系１を具備している場合、各レーザ光光学系１は、異なる波長の単色光源を備えることなる。
【００２０】
レーザ光源１０の光軸上には、レーザ光源１０側から、順に、第１のコリメートレンズ１１、偏光ビームスプリッタ１２、１／４波長板１３、二次元走査装置１４、第１リレーレンズ１５、第１の結像レンズ１６、対物レンズ１７が配設されており、この対物レンズ１７は特性の異なるレンズが複数用意され、操作者は任意の対物レンズを選択して使用することが可能である。また、第１の結像レンズ１６には第１駆動機構Ｄ−１が付設され、この第１駆動機構Ｄ−１によって、第１結像レンズ１６の配置位置を光軸に沿って（図面で上下方向に）調整することができる。
【００２１】
対物レンズ１７の焦点位置の付近には、試料ステージ３０が配設されており、試料ステージ３０は、ステージ制御回路４０によりＺ方向（上下方向）に駆動制御され、Ｘ、Ｙ方向については手動ハンドルで移動可能となっており、この試料ステージ３０の上下方向位置を調整することにより、対物レンズ１７はレーザ光Ｌ１を試料ｗの表面に集光させる。前述の二次元走査装置１４は、例えば２枚のガルバノミラーから構成され、レーザ光Ｌ１を偏向させることで、試料ｗへの集光位置を試料ｗの表面に沿って二次元的（Ｘ方向及び／又はＹ方向）に走査させる。
【００２２】
試料ｗで反射されたレーザ光（応答光）Ｌ１は、レーザ入射光と同じ経路をたどって、対物レンズ１７、第１の結像レンズ１６、第１リレーレンズ１５を通り、再び、二次元走査装置１４を介して１／４波長板１３および偏光ビームスプリッタ１２を透過し、第２の結像レンズ１８に向かう。応答光つまり反射光であるレーザ光Ｌ１は、第２の結像レンズ１８を通り、この第２の結像レンズ１８で集光されてピンホールを有する光絞り部１９ａを通り、光絞り部１９ａを通過したレーザ光Ｌ１は第１受光素子１９ｂに入射する。第１受光素子１９ｂは、たとえばフォトマルチプライヤまたはフォトダイオードなどで構成され、入射したレーザ光Ｌ１を光電変換して、アナログ光量信号を、出力アンプおよびゲイン制御回路（図示せず）を介して第１Ａ／Ｄコンバータ４１に出力する。
【００２３】
つぎに、レーザ光光学系１によって得られる輝度情報について説明する。
【００２４】
前述の光絞り部１９ａは、第２の結像レンズ１８の焦点位置に配設されており、一方、光絞り部１９ａのピンホールは極めて微小であるから、レーザ光Ｌ１が試料ｗ上で焦点を結ぶと、その反射光Ｌ１が、第２の結像レンズ１８によって光絞り部１９ａのピンホールで結像し、第１受光素子１９ｂに入射する受光光量が著しく大きくなり、逆に、レーザ光Ｌ１が試料ｗ上で焦点を結んでいないと、その反射光Ｌ１は、光絞り部１９ａのピンホールを殆ど通過しないので、第１受光素子１９ｂの受光光量が著しく小さくなる。したがって、レーザ光光学系１による撮像領域（走査領域）のうち、焦点の合った部分（合焦点の撮像単位）について明るい映像が得られ、一方、それ以外の高さの部分については暗い映像が得られる。なお、レーザ光光学系１は、単色光としてレーザ光Ｌ１を用いた共焦点光学系であり、特に、短波長である紫外線領域のレーザ光を用いたときには、分解能に優れた輝度情報を得ることができる。
【００２５】
白色光光学系２
　白色光光学系２は、白色光（色情報用の照明光）Ｌ２を出射する白色光源２０を光源としている。白色光源２０の光軸上には、第２のコリメートレンズ２１、第１のハーフミラー２２、第２のハーフミラー２３及び前記対物レンズ１７が配設されており、前記第１のハーフミラー２２において２つの光学系１、２の光軸が合致するように白色光光学系２が配設されている。したがって、白色光Ｌ２は、共通の対物レンズ１７を通ってレーザ光Ｌ１の走査領域と同一の箇所に集光される。
【００２６】
また、試料ｗで反射された白色光（応答光）Ｌ２は、白色入射光と同じ経路をたどって、先ず、共通の対物レンズ１７を通り、次いで第１のハーフミラー２２で反射され、更に、第２のハーフミラー２３で反射され、そして、第３の結像レンズ２４を通り、この第３の結像レンズ２４によってカラーＣＣＤ（第２受光素子）２５の表面で結像する。すなわち、カラーＣＣＤ２５は、光絞り部１９ａと共役ないし共役に近い位置に配設されている。なお、カラーＣＣＤ２５で撮像された画像は、アナログのカラー撮像情報として、ＣＣＤ駆動回路４３に読み出されて第２Ａ／Ｄコンバータ４２に出力される。
【００２７】
この白色光光学系２の第３の結像レンズ２４には第２の駆動機構Ｄ−２が付設され、この第２の駆動機構Ｄ−２によって第３の結像レンズ２４の配置位置を光軸に沿って（図面で上下方向に）調整することができる。
【００２８】
ここに、カラー撮像情報とは、光の三原色（赤、緑、青）についての強度からなる映像情報や、輝度情報および色差情報や、水平同期信号およびカラーバースト信号を含んだ複合カラー映像情報など、そのまま、または、加工した後、カラーの映像を映し出すことのできる情報をいう。
【００２９】
つぎに、後述するカラー共焦点画像（カラースライス画像）モードにおいて作動する図２のカラー映像信号作成手段５について説明する。
【００３０】
カラー映像信号作成手段５は、第１受光素子１９ｂからの輝度情報と、カラーＣＣＤ２５からの色情報とを組み合わせて、カラー映像用のデジタル信号ｒｏ、ｇｏ、ｂｏを作成するものである。前記カラー映像信号作成手段５は、第１および第２領域回路５１、５２と、輝度変換回路５３などを備えている。ここに、輝度情報とは、色彩を含まない輝度に関する情報をいい、「色情報」とは、たとえば色差信号のように、色の強度のバランスに関する情報をいう。
【００３１】
前記第１および第２領域回路５１、５２は、図３に示すように、それぞれ、レーザ光光学系１および白色光光学系２の撮像領域Ａ１、Ａ２の所定の共通部分を映像領域ＡＯとして選択し、選択した部分についてデジタル信号を出力する。すなわち、図２の第１領域回路５１は、前記映像領域ＡＯについて、カラーＣＣＤ２５の各画素に対応した分解能で輝度信号ｉを輝度用メモリＭｉに記憶させる。一方、前記第２領域回路５２は、前記映像領域ＡＯについて、各画素ごとに赤、緑、青の色強度信号ｒｍ、ｇｍ、ｂｍを第１色強度メモリＭｒ１、Ｍｇ１、Ｍｂ１に記憶させる。なお、色強度信号とは、三原色についての輝度（強度）を含む信号をいう。
【００３２】
前記輝度変換回路５３は、下記の演算式（１）、（２）、（３）にしたがって、各画素についての前記色強度信号ｒｍ、ｇｍ、ｂｍの輝度情報を、輝度信号ｉの輝度情報に置換して、変換色強度信号ｒｏ、ｇｏ、ｂｏを求め、該信号を第２色強度メモリＭｒ２、Ｍｇ２、Ｍｂ２に記憶させるものである。
【００３３】
Ｒｏ＝Ｉ・Ｒｍ／（Ｒｍ＋Ｇｍ＋Ｂｍ）　・・・（１）
Ｇｏ＝Ｉ・Ｇｍ／（Ｒｍ＋Ｇｍ＋Ｂｍ）　・・・（２）
Ｂｏ＝Ｉ・Ｂｍ／（Ｒｍ＋Ｇｍ＋Ｂｍ）　・・・（３）
【００３４】
ここに、Ｉは輝度信号ｉの輝度であり；
Ｒｍ、ｇｍ、ｂｍは色強度信号ｒｍ、ｇｍ、ｂｍの輝度（強度）であり；
Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏは変換色強度信号ｒｏ、ｇｏ、ｂｏの輝度（強度）である。
【００３５】
なお、第１および第２色強度メモリＭｒ１〜Ｍｂ１、Ｍｒ２〜Ｍｂ２は、カラーＣＣＤ２５のうち前述の映像領域Ａｏの部分の画素に対応した記憶部を有している。
【００３６】
このようにして得られた変換色強度信号ｒｏ、ｇｏ、ｂｏは、カラーＣＣＤ２５からのカラー撮像情報のうちの輝度情報を、第１受光素子１９ｂからの輝度情報に置換した信号となる。前記変換色強度信号ｒｏ、ｇｏ、ｂｏは、前記第２色強度メモリＭｒ２、Ｍｇ２、Ｍｂ２から読み出されて、Ｄ／Ａコンバータ６０に出力され、更に、加算器６１において同期信号ａが付加されて、アナログの複合カラー映像信号ｃとなる。該複合カラー映像信号ｃはモニタ６２に出力されて、試料ｗの映像が映し出される。
【００３７】
走査顕微鏡１００の使用方法
　走査顕微鏡１００は、領域探索モード、白黒（無彩色）共焦点画像モードおよびカラー共焦点画像（カラースライス画像）モードの３つのモードのうち１つを選択して用いる。これらのモードの設定は、操作部６３を操作して設定する。
【００３８】
モードの設定に先立ち、走査顕微鏡１００の初期操作として、図４のステップＳ１０に示すように、走査顕微鏡１００で選択可能な複数の特性の異なる対物レンズの各々について、レーザ光光学系１により輝度情報を得るときの対物レンズの焦点距離と、白色光光学系２による色情報を得るときの対物レンズの焦点距離とが同じになるように、レーザ光光学系１の第１結像レンズ１６の位置と白色光光学系２の第３結像レンズ２４の位置を、第１、第２の駆動手段Ｄ−１、Ｄ−２により調整して、その位置を予め測定し、その結果をメモリに記憶させる。
【００３９】
次いで、選択可能な複数の対物レンズの中から操作者が一つの対物レンズを選択したときには（ステップＳ１１）、この選択された対物レンズ１７に対応する記憶値つまりステップＳ１０で測定した位置となるように、第１、第２の駆動手段Ｄ−１、Ｄ−２により第１、第３の結像レンズ１６、２４を光軸に沿って移動させる（ステップＳ１２）。これにより、走査顕微鏡１００は、セットされた対物レンズ１７に関し、レーザ光光学系１による輝度情報を得るときの対物レンズ１７の焦点距離と、白色光光学系２による色情報を得るときの対物レンズ１７の焦点距離とは同じになる。
【００４０】
したがって、操作者が任意の対物レンズ１７を選択して、レーザ光光学系１及び白色光光学系２を用いて輝度情報及び色情報を得るときに対物レンズ１７の色収差の影響を防止することができ、特に、レーザ光光学系１で紫外線又は可視光線領域中で短波長領域（４００〜４２０ｎｍ程度）に属する波長の単色光を用いたときに効果的である。
【００４１】
操作者が、上述した操作部６３を操作することにより領域探索モードが選択されると、カラー映像信号作成手段５は図１のレーザ駆動回路４４を停止させると共に、ＣＣＤ駆動回路４３を作動させてカラーＣＣＤ２５により撮像させる。この領域探索モードでは、図２の第２領域回路５２から第１色強度メモリＭｒ１、Ｍｇ１、Ｍｂ１に記憶された色強度信号ｒｍ、ｇｍ、ｂｍが、そのまま、Ｄ／Ａコンバータ６０に出力されて、被写界深度の深い通常の拡大画像がモニタ６２に映し出される。したがって、図１の試料ステージ３０をＸ方向及び／又はＹ方向に移動させることにより、撮像したい領域を探し出すことができる。
【００４２】
白黒共焦点画像モードが選択されると、カラー映像信号作成手段５（図２）は、レーザ光光学系１のレーザ駆動回路４４および二次元走査装置１４などを作動させ、レーザ光光学系１により撮像させる。この白黒共焦点画像モードでは、図２の第１領域回路５１から輝度用メモリＭｉに記憶された輝度信号ｉが、そのまま、Ｄ／Ａコンバータ６０に出力されて、解像度の高い白黒（無彩色）の拡大画像がモニタ６２に映し出される。
【００４３】
カラー共焦点画像（カラースライス画像）モードが選択されると、以下に説明するように、レーザ駆動回路４４とＣＣＤ駆動回路４３とが交互に駆動される。
【００４４】
カラースライス画像モード（図５）
　すなわち、図５のステップＳ２０で、この第１カラースライス画像モードが選択されると、ステップＳ２１に進み、レーザ光Ｌ１による１画面分の走査がなされた後、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では図１のレーザ駆動回路４４が停止し、レーザ１０からレーザ光Ｌ１が出射されなくなる。この状態で図５のステップＳ２３に進み、カラーＣＣＤ２５に電荷を蓄積する。このステップＳ２３で得た図２の色強度信号ｒｍ、ｇｍ、ｂｍは、該信号に含まれている輝度情報が前記ステップＳ２１で得た輝度信号ｉの輝度情報に置換され、変換色強度信号ｒｏ、ｇｏ、ｂｏとなる。該変換色強度信号ｒｏ、ｇｏ、ｂｏは、それぞれ、第２色強度メモリＭｒ２、Ｍｇ２、Ｍｂ２　に記憶された後、Ｄ／Ａコンバータ６０に出力されてカラーの拡大画像がモニタ６２に映し出される。
【００４５】
なお、図５のステップＳ２３の後にステップＳ２４に進み、このモードがＯＦＦされるまで、前記レーザ光Ｌ１の走査と、ＣＣＤ駆動回路４３による電荷の蓄積および読み出しが繰り返される。このようにして得られるカラー共焦点画像が得られる。
【００４６】
本実施形態の場合、図１のカラーＣＣＤ２５によって撮像する（カラーＣＣＤ２５に電荷を蓄積する）際には、レーザ駆動回路４４を停止してレーザ光Ｌ１がカラーＣＣＤ２５に入射しないようにしている。したがって、レーザ光Ｌ１の色を帯びた映像になることもなく、試料ｗの実際の色に近い色彩の映像が得られる。
【００４７】
なお、レーザ光Ｌ１がカラーＣＣＤ２５に入射しないようにする手段としては、レーザ光Ｌ１を遮光するシャッタを用いたり、あるいは、レーザ光Ｌ１の走査範囲をカラーＣＣＤ２５の撮像領域外に設定するなど種々の方法を採用することができる。また、レーザ光Ｌ１がカラーＣＣＤ２５に入射して、レーザ光Ｌ１の色を帯びても、カラーの映像が得られるので、本発明の範囲に含まれる。
【００４８】
以上、第１の実施形態として、対物レンズ１７として複数のレンズを用意して操作者が任意の対物レンズ１７を選択する形式の顕微鏡１００を説明したが、可視領域の波長に適合した対物レンズ１７が固定的にセットされた顕微鏡であれば、白色光光学系２の第３結像レンズ２４に付設した第２駆動機構Ｄ−２を省いてもよい。このような顕微鏡であれば、レーザ光光学系１の第１結像レンズ１６に付設した第１駆動機構Ｄ−１によって、レーザ光光学系１により輝度情報を得るときの対物レンズの焦点距離と、白色光光学系２による色情報を得るときの対物レンズの焦点距離とが同じになるように第１結像レンズ１６の位置を調整するようにしてもよい。
【００４９】
第２の実施形態（図６）
　前記第１の実施形態では、試料ｗの表面および第１受光素子１９ｂにおいて点状に集光するレーザ光Ｌ１を用いたが、試料ｗの表面および第１受光素子１９ｂにおいて線状に集光するラインレーザ光Ｌ１を用いてもよい。すなわち、図６に示す第２の実施形態のレーザ顕微鏡２００のように、レーザ光Ｌ１に代えてＹ方向に長いラインレーザ光Ｌ１を用いると共に、点状の第１受光素子１９ｂに代えてＹ方向に長い一次元ＣＣＤ１９Ａを用い、更に、二次元走査装置１４に代えて一次元走査装置１４Ａを用いる。この場合、図６（ｂ）のように、ラインレーザ光Ｌ１が試料ｗの表面で集光した際の長手方向に直交する方向に、ラインレーザ光Ｌ１を走査する。なお、光絞り部１９ａはスリット状（溝状）にする。
【００５０】
また、第１の実施形態では、試料ｗで反射された白色光（応答光）Ｌ２が、対物レンズ１７と第１結像レンズ１６との間に配置した第１のハーフミラー２２で反射されるようになっていたが、この第２の実施形態の顕微鏡２００では、第１結像レンズ１６を兼用することにより第３の結像レンズ２４（図１）を省略している。それに伴い、第２のハーフミラー２３が第２のリレーレンズ１６と第１のリレーレンズ１５との間に設けられる。
【００５１】
したがって、試料ｗで反射された白色光（応答光）Ｌ２は、対物レンズ１７、第１結像レンズ１６を通り、次いで、第２のハーフミラー２３で反射され、カラーＣＣＤ（第２受光素子）２５の表面で結像するようになっている。なお、この第２実施形態の顕微鏡２００にあっても、対物レンズ１７として複数種類の凸レンズが用意され、操作者の選択により一つの対物レンズ１７がセットされるようになっている。
【００５２】
この第２の実施形態のレーザ顕微鏡２００では、先に説明した顕微鏡１００（図１）と同様の動作モード、つまり領域探索モード、白黒（無彩色）共焦点画像モードおよびカラー共焦点画像（カラースライス画像）モードの３つのモードのうち１つを選択して用いるのがよい。これらのモードの設定は、操作部６３を操作して設定することが可能である。
【００５３】
カラースライス画像モードを選択したときには、図７に示すステップで動作するのが好ましい。
【００５４】
すなわち、図７のステップＳ４０でカラースライス画像モードが選択されると、ステップＳ４１に進み、白色光光学系２で色情報を得るときと、レーザ光光学系１で輝度情報を得るときの対物レンズ１７の焦点距離が同じになるように白色光光学系２を動作させたときの第１結像レンズ１６の位置αと、レーザ光光学系１を動作させたときの第１結像レンズ１６の位置βとを各対物レンズ１７毎に測定し、各対物レンズ１７毎に位置αとβとをメモリに記憶させる。この位置α及びβを測定するときには第１結像レンズ１６に付設されている第１駆動手段Ｄ−１を動作させることにより第１結像レンズ１６を上下に移動させることにより行われる。
【００５５】
次いで、ステップＳ４２に進み、操作者により選択された対物レンズ１７に対応する位置βとなるように第１結像レンズ１６を移動させた後に、ステップＳ４３に進んで、レーザ光Ｌ１による１画面分の走査がなされた後、ステップＳ４４に進む。このステップＳ４４では図６のレーザ駆動回路４４が停止し、レーザ１０からレーザ光Ｌ１が出射されなくなる。
【００５６】
次いでステップＳ４５に進み、選択されている対物レンズ１７に対応する位置αとなるように第１結像レンズ１６を移動させた後に、ステップＳ４６に進んで、白色光源２０を点灯させてこれを試料ｗに照射し、この試料ｗで反射した白色光はカラーＣＣＤ２５に電荷を蓄積する。
【００５７】
このステップＳ４６で得た図２の色強度信号ｒｍ、ｇｍ、ｂｍは、該信号に含まれている輝度情報が前記ステップＳ４３のレーザ光走査で得た輝度信号ｉの輝度情報に置換され、変換色強度信号ｒｏ、ｇｏ、ｂｏとなる。該変換色強度信号ｒｏ、ｇｏ、ｂｏは、それぞれ、第２色強度メモリＭｒ２、Ｍｇ２、Ｍｂ２に記憶された後、Ｄ／Ａコンバータ６０に出力されてカラーの拡大画像がモニタ６２に映し出される（ステップＳ４７）。
【００５８】
次いで、ステップＳ４８で、再び、選択されている対物レンズ１７に対応する位置βとなるように第１結像レンズ１６を移動させた後に、次のレーザ光走査（ステップＳ４３）に備える。すなわち、このカラースライス画像モードがオフされるまで、ステップＳ４９から上記ステップＳ４３に戻り、ステップＳ４３〜４８の動作を反復して、前記レーザ光Ｌ１の走査と、ＣＣＤ駆動回路４３による電荷の蓄積および読み出しが繰り返される。
【００５９】
前記第２の実施形態では、図６のレーザ光学系１の第１受光素子１９Ａの前方に光絞り部１９ａを設けたが、該光絞り部１９ａは必ずしも設ける必要はない。
【００６０】
第３の実施形態（図８）
　図８に示す第３の実施形態のレーザ顕微鏡３００のように、第２の結像レンズ１８の焦点の位置に白黒用の一次元ＣＣＤ１９Ａを設け、第１の一次元走査装置１４Ａを第１のコリメートレンズ１１と偏光ビームスプリッタ１２の間に設け、第２の一次元走査装置１４Ｂと１／４波長板１３と第１リレーレンズ１５との間に設けてもよい。
【００６１】
この第３の実施形態のレーザ顕微鏡３００では、第２のハーフミラー２３を図１の位置に配置してもよく、或いは、図６に図示のように、第１の結像レンズ１６と第１リレーレンズ１５との間に配置してもよい。
【００６２】
この第３の実施形態の顕微鏡３００でカラースライス画像モードを選択したときには、図７で説明した手順で動作する。
【００６３】
第４の実施形態（図９）
　図９に示す第４の実施の形態のレーザ顕微鏡４００は、図１の第１の実施の形態のレーザ顕微鏡１００と図８の第３の実施の形態のレーザ顕微鏡３００とを組み合わせたものである。すなわち、レーザ光源１０から第１リレーレンズ１５までの光路構成と第１リレーレンズ１５から第１受光素子１９ｂまでの光路構成は第１実施の形態のレーザ顕微鏡１００と同一であり、また、第１リレーレンズ１５と対物レンズ１７間の光路構成は第３の実施の形態のレーザ顕微鏡３００と同一である。
【００６４】
以上、本発明の好ましい実施の形態を説明したが、例えば、図１、図６、図７及び図８及び図９の第２光学系２において、第２受光素子として、カラーＣＣＤの他に、前方に回転ＲＧＢフィルタを用いた二次白黒面受光素子（例えばＣＣＤ）であってもよいし、ダイクロックミラー群と各々がＲＧＢ用の３つの二次白黒面受光素子であってもよく、また、ＭＯＳ型などの他の固体撮像素子や複数の撮像管を組み合わせたテレビカメラなどを用いることもできる。
【００６５】
なお、レーザ光Ｌ１を走査する走査装置を白色応答光に対して兼用する場合は、次のような例が考えられる。図９の場合は、二次元走査装置１４がＸ方向走査部とＹ方向走査部とより構成（Ｙ方向走査部が第１リレーレンズ１５側、言い換えれば、白色応答光を最初にＹ方向に走査する）されている場合、Ｙ方向走査部とＸ方向走査部との間に第２のハーフミラー２３を配置してもよい。この場合、第２受光素子としては一次元カラー受光素子や、前方に回転ＲＧＢフィルタを設けた一次元白黒受光素子や、ダイクロックミラー群と３つの一次元白黒受光素子を用いる。
【００６６】
また、図６と図８の場合は、１／４波長板１３と一次元走査装置１４Ａ（図８においては１４Ｂ）の間に第２のハーフミラー２３を配置してもよい。この場合、第２受光素子としてはダイクロックミラー群と３つの一次元白黒受光素子を用いる。なお、第２受光素子として一次元カラー受光素子や、前方に回転ＲＧＢフィルタを設けた一次元白黒受光素子も用いることができるが、この場合は、第２受光素子を第１受光素子としても使用できる。但し、回転ＲＧＢフィルタは、ＲＧＢ以外に白色応答光を直接一次元白黒受光素子に導く部分（開口部など）が必要となる。
【００６７】
同様に、図９においても、二次元走査装置１４と１／４波長板１３との間に第２ハーフミラー２３を配置してもよい。この場合、第２受光素子としては、前方に回転ＲＧＢフィルタを設けた二次元受光素子や、ダイクロックミラー群と３つの二次元受光素子を用いる。
【００６８】
なお、前述した各々の第２のハーフミラー２３の配置の変形例において、第２のハーフミラー２３の配置が変更されたことに伴い、第２受光素子２５、ＣＣＤ駆動回路４３及び第２Ａ／Ｄ４２の配置も変更されることは言うまでもない。
【００６９】
上述した実施形態では、色彩を光の三原色に分解したが、補色系（黄、シアン、緑）に分解してもよい。また、色情報として色差信号を用いてもよい。
【００７０】
また、コンフォーカルカラー顕微鏡は、図１に例示したように共焦点（コンフォーカル）光学系１が単一であってもよいが、この共焦点光学系１を複数備えていてもよい。複数のコンフォーカル光学系を備えた顕微鏡にあっては、全ての光源に関連して個々に独立した結像レンズを備えていもてよいが、複数のコンフォーカル光学系が共用する結像レンズを備えていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のカラー走査顕微鏡の概略構成図である。
【図２】ブロック図である。
【図３】撮像領域を示す平面図である。
【図４】第１実施形態のカラー走査顕微鏡での初期操作を説明するためのフローチャートである。
【図５】カラースライス画像モードでの操作手順を説明するためのフローチャートである。
【図６】第２実施形態の走査顕微鏡の概略構成図である。
【図７】第２実施形態でのカラースライス画像モードでの操作手順を説明するためのフローチャートである。
【図８】第３実施形態の走査顕微鏡の概略構成図である。
【図９】第４実施形態の走査顕微鏡の概略構成図である。
【符号の説明】
１：第１光学系（レーザ光光学系）
１６：第１結像レンズ（共通の結像レンズ）
１７：共通対物レンズ
１８：第２結像レンズ
１９ｂ：第１受光素子
２：第２光学系（白色光光学系）
２４：第３結像レンズ
２５：第２受光素子
Ｌ１：レーザ光又は高輝度ランプ
Ｌ２：白色光
Ｄ−１：第１結像レンズの駆動機構
Ｄ−２：第３結像レンズの駆動機構

Claims

輝度情報を得るための第１の光源を備えた第１光学系と、色情報を得るための第２の光源を備えた第２光学系並びに、これら第１、第２の光学系が共通の対物レンズを含み、試料からの応答光に基づいて各々前記第１光学系により獲得した前記輝度情報と前記第２光学系により獲得した前記色情報とを合成することによりカラー映像用の信号を生成するカラー顕微鏡において、
前記第１光学系での前記対物レンズの焦点距離と、前記第２光学系での前記対物レンズの焦点距離とを実質的に同じにする対物レンズ焦点距離調整手段を少なくともいずれか一方の光学系が有していることを特徴とするカラー顕微鏡。
輝度情報を得るための第１の光源を備えた第１光学系と、色情報を得るための第２の光源を備えた第２光学系並びに、これら第１、第２の光学系が共通の対物レンズを含み、試料からの応答光に基づいて各々前記第１光学系により獲得した前記輝度情報と前記第２光学系により獲得した前記色情報とを合成することによりカラー映像用の信号を生成するカラー顕微鏡において、
前記第１の光学系に含まれる結像レンズに付設され、該結像レンズを光軸方向に移動させるための第１の結像レンズ移動手段を有し、
該結像レンズ移動手段により、前記第１光学系での前記対物レンズの焦点距離が前記第２光学系での前記対物レンズの焦点距離と同じになるように前記第１光学系に含まれる結像レンズの光軸方向の位置を調整することができることを特徴とするカラー顕微鏡。
輝度情報を得るための第１の光源を備えた第１光学系と、色情報を得るための第２の光源を備えた第２光学系並びに、これら第１、第２の光学系が共通の対物レンズを含み、試料からの応答光に基づいて各々前記第１光学系により獲得した前記輝度情報と前記第２光学系により獲得した前記色情報とを合成することによりカラー映像用の信号を生成するカラー顕微鏡において、
前記第２光学系に含まれる結像レンズに付設され、該結像レンズを光軸方向に移動させるための第２の結像レンズ移動手段を有し、
該第２の結像レンズ移動手段により、前記第２光学系での前記対物レンズの焦点距離が前記第１光学系での前記対物レンズの焦点距離と同じになるように前記第２光学系に含まれる結像レンズの光軸方向の位置を調整することができることを特徴とするカラー顕微鏡。
前記第２光学系に含まれる結像レンズに付設され、該結像レンズを光軸方向に移動させるための第２の結像レンズ移動手段を更に有し、
該第１及び第２の結像レンズ移動手段により、前記第１光学系での前記対物レンズの焦点距離が前記第２光学系での前記対物レンズの焦点距離と同じになるように、前記第１及び第２光学系に含まれる結像レンズの光軸方向の位置を調整することができることを特徴とする請求項２に記載のカラー顕微鏡。
輝度情報を得るための第１の光源を備えた第１光学系と、
色情報を得るための第２の光源を備えた第２光学系とを含み、
これら第１、第２の光学系が、共通の対物レンズと共通の結像レンズとを有し、
該共通の結像レンズには、該結像レンズの光軸方向の位置を調整することのできる結像レンズ移動手段が付設され、
該結像レンズ移動手段により、前記第１光学系での前記対物レンズの焦点距離が前記第２光学系での前記対物レンズの焦点距離と同じになるように、前記共通の結像レンズの光軸方向の位置を調整することができることを特徴とするカラー顕微鏡。
前記第１光学系が単色光の光源を含む共焦点光学系で構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のカラー顕微鏡。
前記第２の光源が可視光の光を出射し、前記第１の光源が、前記第２の光源とは波長の異なる単色光を出射することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のカラー顕微鏡。
前記第１の光源が、紫外線領域又は可視光線領域中で約４００〜４２０ｎｍの短波長の光を出射する光源からなり、前記第２の光源が白色光源からなることを特徴とする請求項６に記載のカラー顕微鏡。
前記共通の対物レンズが、特性の異なる複数の対物レンズから任意に選択可能であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のカラー顕微鏡。
輝度情報を得るための第１の光源を備えた第１光学系と、色情報を得るための第２の光源を備えた第２光学系並びに、これら第１、第２の光学系が、特性の異なる複数の対物レンズから任意に選択された共通の対物レンズを含み、試料からの応答光に基づいて各々前記第１光学系により獲得した前記輝度情報と前記第２光学系により獲得した前記色情報とを合成することによりカラー映像用の信号を生成するカラー顕微鏡において、
前記第１光学系に含まれる結像レンズに付設され、該結像レンズを光軸方向に移動させるための第１の結像レンズ移動手段と、
前記第２光学系に含まれる結像レンズに付設され、該結像レンズを光軸方向に移動させるための第２の結像レンズ移動手段と、
前記選択可能な複数の対物レンズの各々の焦点距離が前記第１光学系と前記第２光学系とで同じになる前記第１、第２の光学系に含まれる結像レンズの光軸方向の位置を記憶する記憶手段と、
前記選択可能な複数の対物レンズの中から任意の対物レンズを選択したときに、この選択された対物レンズに対応する前記結像レンズの光軸方向の位置を前記記憶手段から読み出して前記第１、第２の結像レンズ移動手段により、前記第１、第２の光学系に含まれる結像レンズの光軸方向の位置を調整することを特徴とするカラー顕微鏡。
前記第１光学系が単色光の光源を含む共焦点光学系で構成されていることを特徴とする請求項１０に記載のカラー顕微鏡。
前記第２の光源が可視光の光を出射し、前記第１の光源が、前記第２の光源とは波長の異なる単色光を出射することを特徴とする請求項１０又は１１に記載のカラー顕微鏡。
前記第１の光源が、紫外線領域又は可視光線領域中で約４００〜４２０ｎｍの短波長の光を出射する光源からなり、前記第２の光源が白色光源からなることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載のカラー顕微鏡。