JP2663195B2

JP2663195B2 - 共焦点走査型顕微鏡

Info

Publication number: JP2663195B2
Application number: JP2143544A
Authority: JP
Inventors: 修岩崎
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1989-09-22
Filing date: 1990-06-01
Publication date: 1997-10-15
Anticipated expiration: 2012-10-15
Also published as: JPH04409A

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、特に詳細には光点の走
査機構が改良された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、さらには試料か
ら発せられた蛍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（透過光、反射光あるいは蛍光）
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。なお特開昭62−2172
18号公報には、こ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。顕微
鏡で観察される試料としては生物試料も多く、この生物
試料を観察する際に高速走査ができないと、生物試料の
微妙な動きを捕えることが不可能となる。また、このよ
うな生物試料に限らなくても、ほぼリアルタイムで試料
像を撮像したいという要求は広く存在するものであり、
高速走査が不可能であれば、当然、このような要求に応
えることができない。

一方、の機構によれば十分高速の走査が可能である
が、この機構においては、ガルバノメータミラーやAOD
（音響光学光偏向器）等の高価な光偏向器が必要である
という難点が有る。またこのの機構においては、照明
光ビームを光偏向器で振るようにしているから、送光光
学系の対物レンズにはこの光ビームが刻々異なる角度で
入射することになり、それによる収差を補正するために
対物レンズの設計が困難になるという問題も認められて
いる。特にAODを使用した場合には、対物レンズ以外に
もAODから射出した光束に非点収差が生ずるため特殊な
補正レンズが必要となり、光学系をより複雑なものとし
ている。

そこで本発明は、高速走査が可能で、その一方、構成
が簡単で安価に形成することができる共焦点走査型顕微
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及び作用）本発明による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、受光光学系と、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、上記送光光学系と受光光学系とを一体的に保持する移
動台と、この移動台を、上記光点が試料上を一方向に主走査す
るように、試料台の試料載置面とほぼ平行な面内で往復
移動させる主走査手段と、上記移動台と試料台とを、上記主走査の方向とほぼ直
交する方向に、該主走査の速度よりも低い速度で相対移
動させて、上記光点を試料上において副走査させる副走
査手段とによって走査機構を構成したことを特徴とする
ものである。

なお上述の副走査手段は、移動台を移動させるもので
あってもよいし、それとは反対に、試料台を移動させる
ものであってもよい。副走査速度は比較的低速とするこ
とができるから、上記のように試料台を移動させても、
試料が飛んでしまうことを防止可能である。

また本発明の共焦点走査型顕微鏡において送光光学系
は、通常そうであるように照明光との相対位置関係が固
定されたもの、つまり該光学系の一部の要素が動いて照
明光との位置関係が変化してしまうようなことがないも
のが用いられる。

上記の構成においては、光点走査のために照明光ビー
ムが振られることがないから、光学系の設計は光軸上の
光線のみを考えて行なえばよいことになり、該光学系の
設計は非常に容易となる。

（実施例）以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を詳細に説
明する。

第１図は、本発明の第１実施例による透過型共焦点走
査型顕微鏡を示すものであり、また第２および３図は、
それに用いられた走査機構を詳しく示している。第１図
に示されるように、RGBレーザ10からは、赤色光、緑色
光および青色光からなる照明光11が射出される。この照
明光11はビームコンプレッサ12でビーム径が縮小され、
屈折率分布型レンズ13で集光されてシングルモード光フ
ァイバー14内に入射せしめられる。

この光ファイバー14の一端は移動台15に固定されてお
り、該光ファイバー14内を伝搬した照明光11はこの一端
から出射する。この際光ファイバー14の一端は、点光源
状に照明光11を発することになる。移動台15には、コリ
メーターレンズ16および対物レンズ17からなる送光光学
系18と、対物レンズ19および集光レンズ20からなる受光
光学系21とが、互いに光軸を一致させて固定されてい
る。また両光学系18、21の間には、移動台15と別体とさ
れた試料台22が配されている。

上記の照明光11はコリメーターレンズ16によって平行
光とされ、次に対物レンズ17によって集光されて、試料
台22に載置された試料23上で微小な光点Ｐに結像する。
試料23を透過した透過光11′の光束は、受光光学系21の
対物レンズ19によって平行光とされ、次に集光レンズ20
によって集光されて、シングルモード光ファイバー24の
一端から該光ファイバー24内に入射せしめられる。この
光ファイバー24の上記一端は移動台15に固定されてお
り、またその他端には屈折率分布型レンズ25が接続され
ている。光ファイバー24内を伝搬した透過光11′はその
他端から出射し、上記屈折率分布型レンズ25によって平
行光とされる。

この透過光11′はダイクロイックミラー26に入射し、
その青色光11Bのみがそこで反射し、該青色光11Bは第１
光検出器27によって検出される。ダイクロイックミラー
26を透過した透過光11′は別のダイクロイックミラー28
に入射し、その緑色光11Gのみがそこで反射する。この
緑色光11Gは、第２光検出器29によって検出される。そ
して上記ダイクロイックミラー28を透過した透過光11′
（すなわち赤色光11R）はミラー30において反射して、
第３光検出器31によって検出される。なお上記光検出器
27,29,31としては例えばフォトダイオード等が用いら
れ、それらからは各々、試料23の拡大像の青色成分、緑
色成分、赤色成分を担持する信号SB,SG,SRが出力され
る。

次に、照明光11の光点Ｐの２次元走査について、第
２、３図を参照して説明する。第２図と第３図はそれぞ
れ、移動台15の周辺部分を、第１図の上方側、右方側か
ら見た状態を示している。この移動台15は架台32に、積
層ピエゾ素子33を介して保持されている。積層ピエゾ素
子33はピエゾ素子駆動回路34から駆動電力を受けて、移
動台15を矢印Ｘ方向に高速で往復移動させる。この往復
移動は第１、２および３図から明らかな通り、試料台22
の試料載置面（第１図の上面）と平行な面内でなされ、
その振動数は、例えば10kHzとされる。その場合、主走
査幅を100μｍとすると、主走査速度は、 10×10³×100×10^-6×２＝2m/s となる。なお、光ファイバー14、24は可撓性を有するの
で、それぞれ照明光11、透過光11′を伝搬させつつ、移
動台15の振動を許容する。

一方試料台22は、２次元移動ステージ35に固定されて
いる。この２次元移動ステージ35は、モータ駆動回路36
から駆動電流を受けるパルスモータ37により、マイクロ
メータ38を介して矢印Ｙ方向に往復移動される。それに
より試料台22は移動台15に対して相対移動され、前記光
点Ｐが試料23上を、前記主走査方向Ｘと直交するＹ方向
に副走査する。なおこの副走査の所要時間は例えば1/20
秒とされ、その場合、副走査幅を100μｍとすると、副
走査速度は、 20×100×10^-6＝0.002m/s 2mm/s と、前記主走査速度よりも十分に低くなる。この程度の
副走査速度であれば、試料台22を移動させても、試料23
が飛んでしまうことを防止できる。

以上のようにして光点Ｐが試料23上を２次元的に走査
することにより、該試料23の２次元像を担持する時系列
の信号SB,SG,SRが得られる。これらの信号SB,SG,SR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２次元移動ステージ35が、モ
ータ駆動回路39から駆動電流を受けるパルスモータ40に
より、主、副走査方向Ｘ、Ｙと直交する矢印Ｚ方向（す
なわち光学系18、21の光軸方向）に移動される。こうし
て２次元移動ステージ35をＺ方向に所定距離移動させる
毎に前記光点Ｐに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、29、31によって検出される。そこ
で、これらの光検出器27、29、31の出力SB,SG,SRをフレ
ームメモリに取り込むことにより、試料23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。

なおピエゾ素子駆動回路34およびモータ駆動回路36、
39には、制御回路41から同期信号が入力され、それによ
り、光点Ｐの主、副走査および試料台22のＺ方向移動の
同期が取られる。

以上説明した実施例においては、種々の変更が可能で
ある。例えばビームコンプレッサ12でビーム径が縮小さ
れた照明光11は、屈折率分布型レンズ13で集光されてシ
ングルモード光ファイバー14内に入射せしめられるが、
この屈折率分布型レンズ13の代わりに顕微鏡対物レンズ
等を用いてもよく、またシングルモード光ファイバー14
は、マルチモードのものにピンホール等をつけたもので
もよい。

また、受光光学系21側の集光素子である屈折率分布型
レンズ25は、顕微鏡対物レンズ等であってもよい。そし
て、２次元移動ステージ35に固定された試料台22をＹ方
向に往復移動（副走査）させるための駆動源であるパル
スモータ37は、エンコーダ付きのDCモータでもよく、ま
たこのように試料台22を移動させることによって光点Ｐ
の副走査を行なう代わりに、移動台15を移動させること
によって光点Ｐの副走査を行なうようにしてもよい。さ
らに移動台15の移動は積層ピエゾ素子33を利用して行な
う他、例えばボイスコイルおよび超音波による固体の固
有振動を利用した走査方式等を用いて行なうことも可能
である。

第４図は、本発明の別の実施例であるモノクロ透過型
の共焦点走査型顕微鏡を示すものである。この実施例に
おいては、送光光学系および受光光学系と共に光源およ
び光検出器もまた移動台に一体的に保持されており、こ
れにより光学系がさらに簡素化されたコンパクトな共焦
点走査型顕微鏡が実現されている。第４図において第１
図ないし第３図と共通部分には同じ番号を付し、それら
についての詳細な説明は省略する。この実施例では、照
明光11を発する光源としてレーザダイオード51が用いら
れており、このレーザダイオード51は移動台15に一体的
に保持されている。このレーザダイオード51から発せら
れた照明光11は、同じく移動台15に一体的に保持された
送光光学系18に直接入射し、これにより前記実施例と同
様に試料23上に微小な光点Ｐとして結像せしめられる。
一方、試料23からの光束は移動台15に一体的に保持され
た受光光学系21により集光され、アパーチャピンホール
53を通過した後、同様に移動台15に一体的に保持された
光検出器52に直接入射して、そこで結像する。この実施
例においても、光点Ｐの２次元走査は前記実施例と同様
に行なわれ、光検出器52の出力がフレームメモリに取り
込まれることにより、試料23のＺ方向移動範囲内で、全
ての面に焦点が合った画像を担う信号が得られる。

第５図は、本発明のさらに別の実施例を示すものであ
る。この第５図に示される実施例は、送光光学系が受光
光学系としても機能する反射型共焦点走査型顕微鏡であ
る。なおこの第５図においても、第１図ないし第３図と
共通部分には同じ番号を付し、それらについての詳細な
説明は省略する（以下、同様）。

RGBレーザ10から射出された照明光11は、前記第１の
実施例と同様にビームコンプレッサ12、屈折率分布型レ
ンズ13、シングルモード光ファイバー14、送光光学系18
を経て、試料23上に微小な光点Ｐとして結像せしめられ
る。試料23で反射した反射光11″の光束は、送光光学系
18（受光光学系21を兼ねる）の対物レンズ17によって平
行光とされ、次にコリメーターレンズ16によって集光さ
れて、シングルモード光ファイバー14内に戻される。光
ファイバー14内を伝搬した反射光11″は、屈折率分布型
レンズ13、ビームコンプレッサ12を経てビームスプリッ
タ61に入射し、そこで反射され、ダイクロイックミラー
26に入射する。ダイクロイックミラー26では青色光11B
のみが反射し、該青色光11Bは第１光検出器27によって
検出される。以下第１実施例と同様に緑色光11G,赤色光
11Rが各々光検出器29、31により検出され、光検出器2
7、29、31の出力SB,SG,SRがフレームメモリに取り込ま
れることにより、試料23のＺ方向移動範囲内で、全ての
面に焦点が合った画像を担う信号が得られる。

次に第６図を参照して、本発明のさらに別の実施例に
ついて説明する。この第６図の装置は、モノクロ反射型
の共焦点走査型顕微鏡である。この実施例においても、
第４図の装置と同様に、光学系と共に光源および光検出
器もまた移動台15に一体的に保持されている。

この反射型の走査型顕微鏡においては、第４図の装置
において用いられた送光光学系18が受光光学系21として
兼用されている。そしてこの光学系18内にはハーフミラ
ー79が配されており、試料23で反射した反射光11″がこ
のハーフミラー79で反射して照明光11から分離し、光検
出器52によって検出される。

次に第７図を参照して、透過型の蛍光顕微鏡として形
成された実施例について説明する。この走査型蛍光顕微
鏡の主要部は、第１図の装置と同様に構成されている。
そしてこの装置においては、照明光源としてArレーザ70
が用いられ、そこから発せられた例えば波長488nm、51
4.5nm等の照明光71により、試料72を２次元的に走査す
る。照明光走査機構としては、基本的に第１図の装置の
ものが用いられている。

生物試料72の細胞中には予め、Fluoroscein isothioc
yanate（FITC）、Texas Red、Acridine Orange等の蛍光
プローブが注入されている。このような蛍光プローブは
上記波長の照明光71を受けて、固有の波長の蛍光73を発
する。この蛍光73は試料72を透過し、照明光71とともに
受光光学系21により集光されて光ファイバー24内に入射
し、そこを伝搬して屈折率分布型レンズ25から出射す
る。これらの光71、73は干渉フィルタ74に通され、そこ
で照明光71がカットされ、蛍光73のみが光検出器75によ
って検出される。

この蛍光顕微鏡においても、照明光71によって試料72
を２次元的に走査することにより、光検出器75からは、
試料72の２次元拡大像を示す出力Ｓが得られる。そして
この蛍光顕微鏡においては、上記のように試料72の内部
から発せられた蛍光73を検出するようにしているので、
試料72の内部の像を出力可能である。

次に第８図を参照して、反射型の蛍光顕微鏡として形
成された実施例について説明する。この走査型顕微鏡の
主要部は、第５図の装置と同様に構成されているが、こ
の装置においては照明光源として、第７図の装置と同様
にArレーザ70が用いられている。

この場合も、生物試料72内には前述した蛍光プローブ
が予め注入されている。照明光71の照射を受けることに
より試料72から発せられた蛍光73は、反射した照明光71
とともに受光光学系21により集光されて光ファイバー14
内に入射し、そこを伝搬して屈折率分布型レンズ13から
出射する。このレンズ13とArレーザ70との間に配された
ダイクロイックミラー76は、上記蛍光73のみを反射させ
て光検出器57に導き、該光検出器75により蛍光73が検出
される。

次に第９図を参照して、透過型の蛍光顕微鏡として形
成されたさらに別の実施例について説明する。この走査
型顕微鏡の主要部は第４図の装置と同様に構成されてい
るが、照明光源としては、生物試料72内に注入された蛍
光プローブが形成する蛍光体の励起波長域の照明光71を
発するレーザダイオード80が用いられている。

そして受光光学系21内には、第７図中のものと同様な
干渉フィルタ74が配されており、生物試料72から発せら
れた蛍光73のみが該フィルタ74を透過して、光検出器75
によって検出される。

次に第10図を参照して、反射型の蛍光顕微鏡として形
成されたさらに別の実施例について説明する。この走査
型顕微鏡においては、第９図の装置において用いられた
送光光学系18が受光光学系21として兼用されている。そ
してこの光学系18内には、第８図中のものと同様のダイ
クロイックミラー76が配されており、生物試料72から発
せられた蛍光73がこのダイクロイックミラー76で反射し
て照明光71から分離し、光検出器75によって検出され
る。

次に第11図を参照して、本発明のさらに別の実施例に
ついて説明する。この実施例の共焦点走査型顕微鏡は、
カラー画像を出力する透過型のものである。移動台15に
は、赤色レーザダイオード90Rと、緑色レーザダイオー
ド90Gと、青色レーザダイオード90Bとが固定されてい
る。各レーザダイオード90R、90G、90Bから発せられた
赤色光11R、緑色光11G、青色光11Bはそれぞれ、コリメ
ーターレンズ16R、16G、16Bによって平行光化される。
赤色光11Rはダイクロイックミラー91および92を透過
し、緑色光11Gはダイクロイックミラー91で反射した後
ダイクロイックミラー92を透過し、そして青色光11Bは
ダイクロイックミラー92で反射して、１本の照明光11と
して合波される。

この照明光11は対物レンズ17によって集光され、試料
台22に載置された試料23上あるいはその内部で、微小な
光点Ｐに結像する。試料23を透過した透過光11′の光束
は、対物レンズ19によって平行光とされる。

この透過光11′はダイクロイックミラー26に入射し、
青色光11Bのみがそこで反射する。この青色光11Bは集光
レンズ20Bで集光され、アパーチャピンホール53Bを通し
て第１光検出器27によって検出される。ダイクロイック
ミラー26を透過した透過光11′は別のダイクロイックミ
ラー28に入射し、その緑色光11Gのみがそこで反射す
る。この緑色光11Gは集光レンズ20Gで集光され、アパー
チャピンホール53Gを通して第２光検出器29によって検
出される。そして上記ダイクロイックミラー28を透過し
た透過光11′（すなわち赤色光11R）は集光レンズ20Rで
集光され、アパーチャピンホール53Rを通して第３光検
出器31によって検出される。

上記光検出器27,29,31としては例えばフォトダイオー
ド等が用いられ、それらからは各々、試料26の拡大像の
青色成分、緑色成分、赤色成分を担持する信号SB,SG,SR
が出力される。なお本実施例においても、照明光走査機
構としては、例えば第１図の装置に使用されたものを用
いればよい。

次に第12図を参照して、本発明のさらに別の実施例に
ついて説明する。この実施例の共焦点走査型顕微鏡は、
カラー画像を出力する反射型のものである。本装置にお
いても、移動台15には赤色レーザダイオード90Rと、緑
色レーザダイオード90Gと、青色レーザダイオード90Bと
が固定されている。

また送光光学系18は、基本的に第11図の装置のものと
同様に形成されているが、ダイクロイックミラー92と対
物レンズ17との間には、ビームスプリッタ61が配されて
いる。照明光11は、このビームスプリッタ61を透過す
る。

一方、試料23で反射した反射光11″の光束は対物レン
ズ17で平行光とされた後、上記ビームスプリッタ61で反
射して受光光学系21に入射する。この受光光学系21は、
第11図の装置のものと同様に形成されている。

この実施例の装置においても、光検出器27,29,31から
各々、試料23の拡大像の青色成分、緑色成分、赤色成分
を担持する信号SB,SG,SRが出力される。

次に第13図を参照して、本発明のさらに別の実施例に
ついて説明する。この第13図図示の共焦点走査型顕微鏡
はモノクロ反射型のものであり、第14図は、それに用い
られた走査機構の平面形状を詳しく示している。単色光
レーザ100からは、単一波長の照明光11が射出される。
直線偏光したこの照明光11は、Ｐ偏光状態で偏光ビーム
スプリッタ101の膜面101aに入射し、そこを透過する。
偏光ビームスプリッタ101を透過した照明光11は、偏波
面調整用のλ/2板102を通過し、入射用レンズ103で集光
されて、偏波面保存光ファイバー104内に入射せしめら
れる。

この偏波面保存光ファイバー104としては、第15図に
断面形状を示すように、クラッド104a内にコア104bが配
され、このコア104bの両側に応力付与部104c、104cが形
成されてなる、いわゆるPANDA型のものが用いられてい
る。そして直線偏光した照明光11は、λ/2板102を適宜
回転させることにより、偏波面の向きが応力付与部104
c、104cの並び方向、あるいはそれに直交する方向と揃
う状態にして（本実施例では後者の方向、すなわち第15
図の矢印Ｕ方向）、該光ファイバー104内に入射せしめ
られる。

この光ファイバー104の一端は移動台15に固定されて
おり、該光ファイバー104内を伝搬した照明光11はこの
一端から出射する。この際光ファイバー104の一端は、
点光源状に照明光11を発することになる。移動台15に
は、コリメーターレンズ16および対物レンズ17からなる
送光光学系（受光光学系を兼ねる）18が固定されてい
る。なお、コリメーターレンズ16と対物レンズ17との間
には、λ/4板105が配設されている。

上記の照明光11はコリメーターレンズ16によって平行
光とされ、λ/4板105を通過して円偏光とされ、次に対
物レンズ17によって集光されて、試料台22に載置された
試料23上で（表面あるいはその内部で）微小な光点Ｐに
結像する。試料23で反射した反射光11″は旋回方向が逆
向きの円偏光となり、λ/4板105を通過して、偏波面の
向きが照明光11のそれと直交する直線偏光とされる。こ
の反射光11″の光束は、コリメーターレンズ16によって
集光されて、偏波面保存光ファイバー104内に入射せし
められる。このときの反射光11″の偏波面の向きは、第
15図の矢印Ｖ方向となる。光ファイバー104を伝搬した
反射光11″はその一端から出射し、入射用レンズ103に
よって平行光とされる。

この反射光11″はλ/2板102を通過後、Ｓ偏光状態で
偏光ビームスプリッタ101の膜面101aに入射し、そこで
反射する。この反射光11″は、集光レンズ108で集光さ
れ、アパーチャピンホール106を通して光検出器75によ
って検出される。この光検出器75からは、試料23の拡大
像を担持する信号Ｓが出力される。

上述のように、λ/4板105と偏光ビームスプリッタ101
とから構成される光アイソレータを設けたことにより、
反射光11″がレーザ100側に戻ることがなくなり、より
大光量の反射光11″が光検出器75に導かれるようにな
る。また、入射用レンズ103や光ファイバー104の端面等
で反射した照明光11が、光検出器75に入射することも防
止され、S/Nの高い信号Ｓが得られるようになる。

次に、照明光11の光点Ｐの２次元走査について、第14
図を参照して説明する。移動台15は、水平に配された音
叉110の一端部に、光学系18の光軸が垂直となる状態で
固定されている。この音叉110は、その基部110aが架台3
2に固定されて、所定の固有振動数で振動可能となって
いる。そして音叉110の他端部の側方には、若干の間隔
をおいて電磁石111が配設されている。

この電磁石111には、パルス電極112から、音叉110の
固有振動数と等しい周波数の矩形パルス電流が印加され
る。こうして音叉110の他端部にパルス的磁界が作用す
ることにより、音叉110はその固有振動数で振動する。
そこで、この音叉110に固定されている移動台15は、第1
3、14図中のＸ方向（水平方向）に高速で往復移動し、
光点Ｐの主走査がなされる。

また試料台22は架台32に対して、上記Ｘ方向に往復移
動可能なＸ移動ステージ107X、Ｚ方向（光学系18の光軸
方向）に往復移動可能なＺ移動ステージ107Z、および
Ｘ、Ｚ両方向に対して直角なＹ方向に往復移動可能なＹ
移動ステージ107Yを介して取り付けられている。そこ
で、上記のようにして光点Ｐの主走査を行なうとき、同
時にＹ移動ステージ107Yを往復駆動させると、光点Ｐの
副走査がなされる。

なお、光点Ｐの２次元走査を行なう前に、Ｘ移動ステ
ージ107X、Ｙ移動ステージ107Y、およびＺ移動ステージ
107Zを適宜移動させることにより、光学系18に対する試
料23の位置合わせ（視野探しおよびフォーカス調整）を
行なうことができる。

また、光点Ｐの２次元走査を行なう毎に、Ｚ移動ステ
ージ107Zを移動させることにより、試料23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Ｓを得ることが可能となる。

（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顕微
鏡においては、送光光学系と受光光学系とを一体的に移
動台に保持させ、この移動台を往復移動させて光点の主
走査を行なうように構成したから、試料台を高速で移動
させる必要がなく、よって試料が飛んでしまうことを防
止可能で、また、高速走査も可能となる。

そして本発明の共焦点走査型顕微鏡においては、照明
光ビームが振られることがないから、光学系の設計が容
易となり、またガルバノメータミラーやAOD等の高価な
光偏向器が不要で簡単な構造となっているから、本装置
は従来の共焦点走査型顕微鏡に比べて安価に形成可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例による共焦点走査型顕微
鏡を示す概略正面図、第２図と第３図はそれぞれ、上記共焦点走査型顕微鏡の
要部を示す平面図と側面図、第４、５、６、７、８、９、10、11、12および13図はそ
れぞれ、本発明の第２、３、４、５、６、７、８、９、
10および11実施例による共焦点走査型顕微鏡を示す概略
正面図、第14図は、上記第11実施例の共焦点走査型顕微鏡に用い
られた照明光走査機構の平面図、第15図は、上記第11実施例の共焦点走査型顕微鏡に用い
られた偏波面保存光ファイバーの断面図である。 10……RGBレーザ、11、71……照明光 11′……透過光、11″……反射光 11B……青色光、11G……緑色光 11R……赤色光、14、24……光ファイバー 15……移動台 16、16B、16G、16R……コリメーターレンズ 17、19……対物レンズ、18……送光光学系 20、20B、20G、20R、108……集光レンズ 21……受光光学系、22……試料台 23、72……試料 26、28、76、91、92……ダイクロイックミラー 27、29、31、52、75……光検出器 30……ミラー、32……架台 33……積層ピエゾ素子、34……ピエゾ素子駆動回路 35……２次元移動ステージ 36、39……モータ駆動回路、37、40……パルスモータ 38……マイクロメータ、41……制御回路 51、80……レーザダイオード 53、53B、53G、53R、106……アパーチャピンホール 61……ビームスプリッタ、70……Arレーザ 73……蛍光、74……干渉フィルタ 79……ハーフミラー 90B……青色レーザダイオード 90G……緑色レーザダイオード 90R……赤色レーザダイオード 100……単色光レーザ 101……偏光ビームスプリッタ 102……λ/2板、103……入射用レンズ 104……偏波面保存光ファイバー 105……λ/4板 107X……Ｘ移動ステージ 107Y……Ｙ移動ステージ 107Z……Ｚ移動ステージ 110……音叉、111……電磁石 112……パルス電源

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】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、該照明光との相対位置関係が固定された送光光学系
と、前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、前記送光光学系と受光光学系とを一体的に保持する移動
台と、この移動台を、前記光点が前記試料上を一方向に主走査
するように、試料台の試料載置面とほぼ平行な面内で往
復移動させる主走査手段と、前記移動台と試料台とを、前記主走査の方向とほぼ直交
する方向に、該主走査の速度よりも低い速度で相対移動
させて、前記光点を前記試料上において副走査させる副
走査手段とからなる共焦点走査型顕微鏡。