JP3076715B2 - 共焦点走査型顕微鏡 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の波長の照射光を
使用し、分光手段により照射光と観測対象光とを分光し
て標本を観察する多波長共焦点走査型顕微鏡に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】一時に標本の１点だけを照射し、その一
点だけの像を収集する共焦点顕微鏡は、ピントが合って
いない部分から出力される像光の観測点への到達を有効
に阻止するので、測定対象の標本の照射点の像を非常に
明瞭に観測することが原理的に可能である。そして、照
射点を２次元あるいは３次元的に走査してその照射点の
像を収集する共焦点走査型顕微鏡は、標本の２次元的あ
るいは３次元的な態様を明瞭に観測することが可能であ
る。

【０００３】図５は、従来の共焦点走査型顕微鏡の構成
の一例である。この装置では、レーザ光源から出射した
光ビームは、ビームエキスパンダを介してビーム径が拡
大されたコリメート光となり、レーザ光の波長の光およ
びレーザ光の波長と略同一の波長の光を反射するダイク
ロイックミラーに入射する。ダイクロイックミラーで反
射されたレーザ光は、反射光学部品の配置で反射方向が
決まる２次元スキャナに入射して２次元スキャナに設定
された反射方向へ出射され、瞳投影レンズおよび対物レ
ンズを順次経由して、試料上に微小スポットを形成す
る。

【０００４】レーザ光の照射によって試料の照射微小ス
ポット部から出力された反射光（波長が照射レーザ光と
同一）、蛍光（波長が照射レーザ光と異なる）、ラマン
光（波長が照射レーザ光と異なる）などの内、対物レン
ズに入射した光は上記の照射レーザ光の進行経路を逆進
してダイクロイックミラーに入射する。ダイクロイック
ミラーは、照射レーザ光と波長が同一の反射光を反射
し、照射レーザ光と波長が異なる蛍光やラマン光を透過
する。ダイクロイックミラーを透過した光は集光レンズ
により絞り上にスポットを形成する。絞りを通過した光
は、更に波長選択フィルタによって波長選択され、選択
された波長の光が光検出器にに入射して検出される。

【０００５】２次元スキャナでの照射レーザ光の反射方
向（更には、光軸方向における照射光スポット位置）を
走査しながら、上記の光検出動作を行って試料の態様を
２次元的（更には、３次元的）に観測する。

【０００６】なお、上記の従来例では分光手段としてダ
イクロイックミラーを使用しているが、上記の従来例と
光学系としては同様の構成を採用し、分光手段として回
折光子を使用する装置が特開平１−１０２３４２に、直
視プリズムを使用する装置が特開平５−１７２７４１に
開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の共焦点走査型顕
微鏡は、上述のように構成されるので、観測対象となる
様々な試料で蛍光やラマン光の発生効率が最も高い波長
の照射光を使用する場合、分光器であるダイクロイック
ミラーなどや波長選択フィルタを交換しなければならな
いという問題点があった。また、こうした交換にあたっ
ては、ピントが合っていない部分から出力される像光の
観測点への到達を有効に阻止する絞りから試料に至る光
学系（以後、共焦点光学系と呼ぶ）内の光路中に設置す
る波長によって光路が変化する分光器の交換を含んでい
るので、精密な位置合わせが必要な絞りの配設位置を都
度調整しなければ、好ましい観測が実施できないという
問題点があった。更に、従来の共焦点走査型顕微鏡は照
射光の波長が一定であることを前提とした構成なので、
照射光の波長を走査して試料を観測するといった、連続
可変な波長を照射光とした場合には対応できないという
問題点があった。

【０００８】本発明は、上記の問題点を解消するために
なされたものであり、照射光の波長の変更にあたって精
密な位置合わせが必要な共焦点光学系の構成を必要とし
ない共焦点走査型顕微鏡を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の共焦点走査型顕
微鏡は、観測対象である試料に照射する照射光を出力す
る光源部と、前記光源部から出力された前記照射光を入
力し、外部からの指定に応じて前記照射光の出力方向を
変化させる第１の光学系と、前記第１の光学系を介した
前記照射光を試料上の一点である第１の点に集光する第
２の光学系と、前記照射光が前記第１の点に照射された
結果として前記試料の前記第１の点から出力された、前
記照射光と同一の波長を有する反射光あるいは透過光と
前記照射光とは異なる波長を有する反応光とからなる発
生光を第２の点に集光する第３の光学系と、前記第２の
点を含み光軸に垂直な平面上の前記第２の点および前記
第２の点の近傍領域に入射した前記発生光のみを選択的
に透過する光透過制限部と、前記光透過制限部を介した
前記発生光を前記反射光あるいは前記透過光と前記反応
光とに分離すると共に、前記反応光を分光し波長に応じ
た光路を設定する分光部と、前記分光器から出力した発
生光を検出する光検出部とを備えることを特徴とする。

【００１０】ここで、第１の点から第２の点に至る光路
中に配設された光学系は、通過する光の波長の所定波長
範囲での変化に対する第２の点を含み光軸に垂直な平面
と光路とが交差する点の位置の変化が、光透過制限部の
透過領域の範囲内であることが好適である。

【００１１】また、光源としては、試料の種類に応じ
て選択された波長の照射光を出力する光源、波長可変
レーザ装置を備え、外部からの指定により前記照射光の
波長は所定の波長範囲で連続的に変化する光源、を採用
することが可能である。また、複数の波長の照射光を同
時に出力する光源を採用することも可能である。

【００１２】また、第１の光学系は、光透過制限器を
介した照射光を入力し、空間的に広がった略平行光化す
るコリメート光学器と、コリメート光学器から出力し
た略平行光である照射光を入力し、外部からの指定によ
り１次元的または２次元的に照射光の出力方向を変化す
る反射型光走査器と、を備えることが好適である。

【００１３】また、分光部は、定偏角プリズム又は、
回折格子を備えることが実用的である。

【００１４】また、第３の光学系および光透過制限部は
光源部と第１の光学系との間の光路中に配設されるとと
もに、光源部と前記光透過制限部との間には前記光源部
から出力された照射光を前記第２の点に集光する第４の
光学系を更に備えることとし、更に、分光部は、前記光
源と前記第４の光学系との間の照射光の光路中に配設さ
れることを特徴としてもよい。この場合、光源部から出
力された照射光は、分光部、第４の光学系、光透過制限
部、第１の光学系、および第２の光学系を順次介して試
料に照射され、照射光が照射された結果として試料の第
１の点から出力された発生光は、第２の光学系、第１の
光学系、光透過制限器、および第４の光学系を順次、照
射光と逆の光路を進行して分光器へ入力する。

【００１５】また、光検出部は、赤色成分、緑色成分、
および青色成分を分離するフィルタと、赤色成分光検出
器、緑色成分光検出器、および青色成分光検出器を備え
ることも可能であるし、分光方向に光検出器を配列した
多チャンネル光検出器を備えることも可能である。

【００１６】また、第２の光学系内の光路を進行する
照射光の一部を分岐する分岐器と、分岐器によって分
岐された前記照射光の一部を検出する光検出器と、を更
に備えることも可能である。

【００１７】

【作用】本発明の共焦点走査型顕微鏡では、まず、第１
の光学系に照射光の所定の出力方向を設定する。この状
態で、光源部から出力された照射光が、第１の光学系に
入力して所定方向に出力される。第１の光学系を介した
照射光は、第２の光学系により試料の一点である第１の
点に集光され、第１の点で微小スポットを形成する。照
射光が照射された結果として、試料上の第１の点からは
発生光が出力する。こうした発生光は、代表的には蛍光
やラマン光であり、透過型顕微鏡であれば照射光の透過
光が、反射型顕微鏡であれば照射光の反射光が含まれ
る。

【００１８】発生光の一部は、第３の光学系に入力し、
第２の点に集光される。この第２の点には光透過制限部
が配設され、第２の点および第２の点の近傍領域に入射
した発生光のみを選択的に透過する。この結果、試料の
第１の点近傍からの発生光は効率良く光透過制限部を透
過するが、試料の第１の点近傍とは異なる点を源とする
光は透過が効率良く阻止される。光透過制限部を介した
発生光は、分光部により反射光あるいは透過光と反応光
とに分離されると共に、反応光が分光されて波長に応じ
た光路が設定されて出力される。こうして、波長ごとに
分離された発生光は光検出部に入力し、所定の波長の発
生光の強度が検出される。

【００１９】次に、第１の光学系に上記とは異なる照射
光の出力方向を設定する。この状態では、上記と同様に
して、試料上に照射光の微小スポットが形成されるが、
微小スポットは上記の第１の点とは異なる点に形成され
る。新たな微小スポットの点から出力された発生光は、
上記と同様にして、所定の波長の発生光の強度が検出さ
れる。以後、第１の光学系への照射光の出力方向を設定
を変更しながら、所定の波長の発生光の強度が検出し、
試料の態様を観測する。

【００２０】照射光の波長を変更する場合には、第１の
点から第２の点に至る光路中の光学系（すなわち、共焦
点光学系）の構成を変更せずに、分光部や検出部などの
共焦点光学系の外部に設置される構成要素の配設位置あ
るいは設定などを変更後、上記と同様にして試料の態様
を観測する。

【００２１】

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の一実施
例について説明する。なお、図面の説明では同一の要素
には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【００２２】図１は、本発明の実施例の共焦点走査型顕
微鏡の要部の構成図である。図１に示すように、本実施
例の共焦点走査型顕微鏡は、（ａ）照射光とする出力光
の波長を設定可能な光源部１００の光源である波長可変
レーザ装置１１０と、（ｂ）波長可変レーザ装置１１０
から出力され、試料９００に向かって進行する照射光を
入力して、指定された方向へむけて出力する２次元スキ
ャナ２００と、（ｃ）２次元スキャナ２００から出力さ
れた照射光を試料９００上の一点に集光して微小スポッ
トを形成する光学系３００と、（ｄ）照射光が照射され
た結果、試料９００上の照射領域から出力された発生光
であって、光学系３００と２次元スキャナ２００とを順
次、照射光の進行方向とは逆の方向に進行した発生光を
集光する集光レンズ４００と、（ｅ）集光レンズ４００
による発生光の集光点近傍に入射した光のみを透過し、
迷光をカットする絞り５００と、（ｆ）絞り５００を透
過した発生光を分光して、波長に応じた光路を設定する
分光部６００と、（ｇ）分光部６００から出力された、
照射光の波長とは異なる所定の波長の光を検出する光検
出部７００と、を備える。

【００２３】ここで、光源部１００は、処理装置（図
示せず）からの指定に応じた波長の光を出射する波長可
変レーザ装置１１０と、波長可変レーザ装置１１０か
ら出力された照射光を集光する集光レンズ１２０と、か
ら構成される。

【００２４】また、２次元スキャナ２００は、反射鏡
と、処理装置から指示された照射光の出射方向となる
ように反射鏡の反射面を配向する反射鏡駆動機構と、を
備える。

【００２５】また、光学系３００は、照射光の進行方向
に沿って順次配設された、２次元スキャナ２００から
出力された照射光を入力する瞳投影レンズ３１０と、
瞳投影レンズ３１０から出力された照射光を入力し、試
料９００上の一点に集光する対物レンズ３２０と、から
構成される。

【００２６】また、分光部６００は、絞り５００から
出力された発生光を空間的な広がりを有する略平行光化
するコリメートレンズ６１０と、コリメートレンズ６
１０を介した発生光を入力し、波長に応じて光路を変化
させ、入力方向と略垂直な方向へ出力する定偏角プリズ
ム６２１と、発生光の入射角度が照射光の波長に応じ
て処理装置から指示された角度となるように定偏角プリ
ズム６２１の方向を設定する定偏角プリズム６２１の回
転駆動用のパルスモータ６２２と、定偏角プリズム６
２１を介した発生光が照射光と同一の波長を有する場
合、その発生光を集光レンズ１２０が照射光を集光する
点と略同一の点にその発生光を集光する集光レンズ６３
０と、集光レンズ６３０によって照射光と同一の波長
を有する発生光が集光される点の近傍に入力した光を透
過するピンホールを有するとともに、定偏角プリズム６
２１によって波長に応じて設定される光路の波長に対す
る変化方向に対応する方向に反射領域が形成された波長
選択反射板６４０と、波長選択反射板６４０で反射さ
れた発生光を略平行光化するコリメートレンズ６５０
と、を備える。なお、照射光の波長に応じて定偏角プリ
ズム６２１を回転する回転中心は、照射光と同一の波長
を有する発生光の入射点を通る入射面に対する垂線と出
射点を通る出射面に対する垂線との交点に設定し、照射
光の波長による照射光と同一の波長の発生光の光軸のず
れを抑制している。

【００２７】また、検出部７００は、分光部６００か
らコリメートレンズを介して出力された発生光の赤色成
分を反射し、青色成分および緑色成分を透過するフィル
タ７１１と、フィルタ７１１を透過した光の青色成分
を反射し、緑色成分を透過するフィルタ７１２と、フ
ィルタ７１１で反射された赤色成分の強度を検出する光
検出器７２１と、フィルタ７１２で反射された青色成
分の強度を検出する光検出器７２２と、フィルタ７２
２を透過した緑色成分の強度を検出する光検出器７２３
と、を備える。なお、光検出器７２１，７２２，７２３
は、入射光の強度を検出するものであればよいが、本実
施例では光電増倍管を採用した。光電増倍管以外では、
フォトダイオード、アバランシフォトダイオード、など
が採用可能である。

【００２８】本実施例の装置は、以下のようにして試料
９００を観測する。なお、以下の説明では便宜上、光が
通過する光学部品あるいは光学系においては、定偏角プ
リズム６２１を除いて、光の波長の相違によって生じる
光路の変化は無視するものとする。

【００２９】まず、処理装置が照射光の波長を決定し、
その波長の光の出力を波長可変レーザ１１０へ指示する
とともに、照射光の定偏角プリズム６２１への入射方向
が最小偏角となるようにパルスモータ６２２へ回転指示
を通知する。同時に、処理装置は、照射光の照射位置が
試料９００上の初期位置する指示を２次元スキャナ２０
０へ通知する。

【００３０】以上の設定の後、波長可変レーザ装置１１
０から出力された照射光は集光レンズ１２０で集光さ
れ、波長選択反射板６４０のピンホールを透過する。波
長選択反射板６４０を透過した照射光は、集光レンズ
（照射光にとってはコリメートレンズ）６３０によって
空間的に拡がった略平行光となって定偏角プリズム６２
１に入射し、入射方向と略垂直方向へ出射される。定偏
角プリズム６２１を介した照射光はコリメートレンズ
（照射光にとっては集光レンズ）６１０によって集光さ
れ、絞り５００の開口部を透過する。絞り５００を透過
した照射光は集光レンズ（照射光にとってはコリメート
レンズ）４００により平行光化され、２次元スキャナ２
００に入力する。２次元スキャナ２００は、配設方向が
設定された反射鏡により、入力した照射光を指定された
方向に反射して出力する。２次元スキャナ２００から出
力された照射光は光学系３００の瞳投影レンズ３１０お
よび対物レンズ３２０を順次介して、試料９００上に照
射されて１つの微小スポットを形成する。

【００３１】照射光が照射されると、反射光、蛍光、あ
るいはラマン光などの光（発生光）が試料９００上の照
射光が照射された微小スポット領域から出力される。こ
れらの発生光の内、対物レンズに到達した発生光は、照
射光の進路とは逆の進路を、光学系３００、２次元スキ
ャナ２００、集光レンズ４００、絞り５００の順に通過
して分光部６００に入力する。

【００３２】分光部６００に入力した発生光は、コリメ
ートレンズ６１０を介して空間的に拡がった略平行光と
なり、照射光とは逆の進路で定偏角プリズム６２１へ入
射する。定偏角プリズム６２１内では波長が互いに異な
る光では光路が異なる。したがって、定偏角プリズム６
２１を出射する時点では、波長に応じて出射方向が異な
る。なお、発生光中の反射光は照射光と同一の波長を有
するので、照射光の逆の進路を経由して定偏角プリズム
６２１から出射する。定偏角プリズム６２１から出射し
た発生光は集光レンズによって集光される。反射光につ
いては、照射光と逆の進路を取るので、波長選択反射板
６４０のピンホールを通過する。照射光の波長とは異な
る波長を有する発生光の成分（蛍光やラマン光など）
は、波長選択反射板６４０に到達時にピンホールとは異
なる位置に入射するが、こうした位置には反射加工が施
されており反射される。波長選択反射板６４０で反射さ
れた発生光は、コリメートレンズ６５０により略平行光
化されて検出部７００に入力する。検出部７００では、
入力光がフィルタ７１１およびフィルタ７１２により赤
色成分、青色成分および緑色成分に分解される。赤色成
分を光検出器７１０で、青色成分を光検出器７２０で、
緑色成分を光検出器７３０で受光し、受光強度に応じた
検出信号を処理装置に通知する。処理装置では、光検出
部７００から通知された情報を照射光波長および試料９
００の照射位置とともに格納する。

【００３３】次に、処理装置は、照射光の試料９００上
の照射位置の新たな位置への変更指示を２次元スキャナ
２００へ通知する。以後、上記と同様にして、新たな照
射位置から出力される発生光（反射光を除く）を検出
し、検出結果を照射光波長および試料９００の照射位置
とともに処理装置に格納する。以後、処理装置が、試料
９００上の照射位置を走査する指示を順次発行し、照射
位置に応じた発生光（反射光を除く）を検出し、検出結
果を照射光波長および試料９００の照射位置とともに処
理装置に格納する。走査および検出結果の収集が完了す
ると、処理装置は格納した検出結果に基づいて、試料９
００の２次元的な観測像を構成して表示する。

【００３４】照射光の波長を変更する場合には、処理装
置が照射光の新たな波長を決定し、その波長の光の出力
を波長可変レーザ１１０へ指示するとともに、照射光の
定偏角プリズム６２１への入射方向が最小偏角となるよ
うにパルスモータ６２２へ回転指示を通知する。同時
に、処理装置は、照射光の照射位置が試料９００上の初
期位置する指示を２次元スキャナ２００へ通知する。以
後、上記と同様にして、新たな照射光波長による試料９
００の２次元的な観測像を構成して表示する。なお、本
実施例の装置では、照射光の波長変化に伴う定偏角プリ
ズム６２１の回転による照射光の定偏角プリズム６２１
以降の光軸の変化に対して対応できるようにレンズの口
径などを選択しているので、処理装置の制御下にない部
品に関しては、位置や向きの変更を必要としない。

【００３５】図２は、上記の実施例における分光部の第
１の変形例の説明図であり、分光部周辺の構成を示す。
この装置の上記の実施例との構成上の相違は、（ａ）光
源部が波長可変レーザ１１０のみから構成されている点
と、（ｂ）分光部８１０と、である。

【００３６】図２に示すように、分光部８１０は、絞
り５００から出力された発生光を空間的な広がりを有す
る略平行光化するコリメートレンズ８１１と、処理装
置から指示された周波数の音響信号を音響光学素子に印
加し、コリメートレンズ８１１を介した発生光を入力し
て音響光学素子内に発生した回折格子により波長に応じ
て光路を変化させる（照射光が０次光として透過するよ
うに配置された）音響光学変調器８１２と、音響光学
変調器８１２によって回折された発生光を集光する集光
レンズ８１３と、集光レンズ８１３によって集光され
た発生光を通過するスリット板８１４と、スリット板
８１４を透過した発生光を略平行光化するコリメートレ
ンズ８１５と、を備える。

【００３７】本変形例の装置では、以下のようにして試
料９００を観測する。なお、上記の実施例と同様に、以
下の説明では便宜上、光が通過する光学部品あるいは光
学系においては、音響光学変調器８１２を除いて、光の
波長の相違によって生じる光路の変化は無視するものと
する。

【００３８】まず、処理装置が照射光の波長と被測定光
の波長とを決定し、その波長の光の出力を波長可変レー
ザ１１０へ指示するとともに、被測定光が集光レンズ８
１３の方向へ回折する条件となる回折格子の発生を音響
光学変調器８１２通知する。同時に、処理装置は、照射
光の照射位置が試料９００上の初期位置する指示を２次
元スキャナ２００へ通知する。

【００３９】以上の設定の後、波長可変レーザ装置１１
０から出力された照射光は音響光学変調器８１２へ入射
し、回折せずに出射され、コリメートレンズ（照射光に
とっては集光レンズ）８１１で集光されて絞り５００の
開口部に至る。以後、実施例と同様にして、試料９００
上に照射されて１つの微小スポットを形成する。

【００４０】照射光が照射されると、反射光、蛍光、あ
るいはラマン光などの光（発生光）が試料９００上の照
射光が照射された微小スポット領域から出力される。こ
れらの発生光の内、対物レンズに到達した発生光は、照
射光の進路とは逆の進路を、光学系３００、２次元スキ
ャナ２００、集光レンズ４００、絞り５００の順に通過
して分光部８１０に入力する。

【００４１】分光部８１０に入力した発生光は、コリメ
ートレンズ８１１を介して空間的に拡がった略平行光と
なり、照射光とは逆の進路で音響光学変調器８１２へ入
射する。音響光学変調器８１２では回折条件に適合する
波長の光が回折される。音響光学変調器８１２で回折さ
れた発生光は、集光レンズ８１３で集光されてスリット
８１４を通過する。スリット８１４を通過した発生光
は、コリメートレンズ８１５で略平行光化されて光検出
部７００にに入力する。以後、実施例と同様にして、試
料９００を観測する。

【００４２】図３は、上記の実施例における分光部の第
３の変形例の説明図であり、分光部周辺の構成を示す。
この装置の上記の実施例との構成上の相違は、分光部の
構成である。

【００４３】図３に示すように、分光部８２０は、絞
り５００から出力された発生光を空間的な広がりを有す
る略平行光化するコリメートレンズ８２１と、コリメ
ートレンズ８２１を介した発生光を入力し、１次回折し
た光に関して光の波長ごとに異なる光路を設定して出力
する回折光子８２２と、回折光子８２２で回折された
１次回折光を集光する集光レンズ８２３と、処理装置
からの指定に応じて、照射光の波長に応じて照射光と同
一の波長を有する発生光の１次回折光の進行を阻止する
波長選択スリット８２４と、波長選択スリット８２４
を透過した発生光を略平行光化するコリメートレンズ８
２５と、を備える。

【００４４】本変形例の装置では、以下のようにして試
料９００を観測する。なお、上記の実施例と同様に、以
下の説明では便宜上、光が通過する光学部品あるいは光
学系においては、音響光学変調器８１２を除いて、光の
波長の相違によって生じる光路の変化は無視するものと
する。

【００４５】まず、処理装置が照射光の波長と被測定光
の波長とを決定し、その波長の光の出力を波長可変レー
ザ１１０へ指示するとともに、１次回折された照射光と
同一の波長の光の１次回折光の阻止を波長選択スリット
８２４へ通知する。同時に、処理装置は、照射光の照射
位置が試料９００上の初期位置する指示を２次元スキャ
ナ２００へ通知する。

【００４６】以上の設定の後、波長可変レーザ装置１１
０から出力された照射光は回折格子８２２へ入射し、０
次回折光がコリメートレンズ（照射光にとっては集光レ
ンズ）８２１で集光されて絞り５００の開口部に至る。
以後、実施例と同様にして、試料９００上に照射されて
１つの微小スポットを形成する。

【００４７】照射光が照射されると、反射光、蛍光、あ
るいはラマン光などの光（発生光）が試料９００上の照
射光が照射された微小スポット領域から出力される。こ
れらの発生光の内、対物レンズに到達した発生光は、照
射光の進路とは逆の進路を、光学系３００、２次元スキ
ャナ２００、集光レンズ４００、絞り５００の順に通過
して分光部８２０に入力する。

【００４８】分光部８２０に入力した発生光は、コリメ
ートレンズ８２１を介して空間的に拡がった略平行光と
なり、照射光とは逆の進路で回折格子８２２へ入射し、
回折される。回折格子８２２で１次回折された発生光は
集光レンズ８２３によって集光され、照射光と同一の波
長に光を除いて波長選択スリット８２４を通過する。波
長選択スリット８２４を通過した発生光は、コリメート
レンズ８２５で略平行光化されて光検出部７００に入力
する。以後、実施例と同様にして、試料９００を観測す
る。

【００４９】本発明は、上記例に限定されるものではな
く、更に変形が可能である。たとえば、光検出部では入
射発生光を集光する集光レンズと分光方向に配列された
光検出器からなるマルチチャンネル光検出器とを採用す
ることが可能であり（図４参照）、この場合には発生光
の波長分布の測定が可能である。また、上記例では、集
光・コリメートにレンズを採用しているが、凹面鏡など
の反射光学器を採用することも可能であり、この場合に
は波長による光軸のずれを減少できる。

【００５０】また、共焦点光学系内にハーフミラーを配
置し、このハーフミラーで反射された照射光も強度を検
出することにより、共焦点光学系への照射光の供給をモ
ニタすることが可能である。このモニタ光の強度が最大
になるように光源の配置を調整すれば、効率のよい観測
ができる。なお、こうしたモニタは、観測に先立って行
い、観測時は共焦点光学系からハーフミラーを除去する
ことが好ましい。

【００５１】また、照射光の光源には、複数の波長の照
射光を同時に出力する光源を採用することも可能であ
る。

【００５２】更に、上記例の２次元スキャナに加えて、
瞳投影レンズ、対物レンズ、あるいは試料などを光軸方
向に可動として、試料の厚み方向に照射光の微小スポッ
トを走査することにすれば、試料の３次元的な態様を観
測することができる。

【００５３】

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の共
焦点走査型顕微鏡は、試料上の照射光を照射する微小ス
ポットから迷光を取り除く部品が配置された発生光の集
光位置に至る発生光の光路（共焦点光学系）中に、波長
によって光路が大きく変化する分光器などの光部品を配
設しないので、照射光の波長の変更をするにあたって、
精密な位置合わせが必要な共焦点光学系の構成を変更す
る必要がなく、簡易に照射光の波長を変更できる共焦点
走査型顕微鏡を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の共焦点走査型顕微鏡の要部の
構成図である。

【図２】実施例の第１の変形例の説明図である。

【図３】実施例の第２の変形例の説明図である。

【図４】実施例の光源部の変形例の説明図である。

【図５】従来の共焦点走査型顕微鏡の要部の構成図であ
る。

【符号の説明】

１００…光源部、１１０…レーザ光源、１２０…集光レ
ンズ、１３０…ビームエキスパンダ、２００…２次元ス
キャナ、３００…光学系、３１０…瞳投影レンズ、３２
０…対物レンズ、４００…集光／コリメートレンズ、５
００…絞り、６００，８１０，８２０…分光部、６１
０，８１１，８２１…コリメート／集光レンズ、６２１
…定偏角プリズム、８１２…音響光学変調器、８２２…
回折格子、６３０，８１３，８２３…集光レンズ、６４
０…波長選択反射板、８１４…スリット、８２４…波長
選択スリット、６５０，８１５，８２５…コリメートレ
ンズ、７００…光検出部、７１１，７１２…波長フィル
タ、７２１，７２２，７２３…光検出器、９００…試
料。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−102342（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−188816（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−213815（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−142144（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−172741（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−223716（ＪＰ，Ａ) 特表 平３−503578（ＪＰ，Ａ) 米国特許5192980（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 21/00 - 21/36

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 観測対象である試料に照射する照射光を
   出力する光源部と、 前記光源部から出力された前記照射光を入力し、外部か
   らの指定に応じて前記照射光の出力方向を変化させる第
   １の光学系と、 前記第１の光学系を介した前記照射光を試料上の一点で
   ある第１の点に集光する第２の光学系と、 前記照射光が前記第１の点に照射された結果として前記
   試料の前記第１の点から出力された、前記照射光と同一
   の波長を有する反射光あるいは透過光と前記照射光とは
   異なる波長を有する反応光とからなる発生光を第２の点
   に集光する第３の光学系と、 前記第２の点を含み光軸に垂直な平面上の前記第２の点
   および前記第２の点の近傍領域に入射した前記発生光の
   みを選択的に透過する光透過制限部と、 前記光透過制限部を介した前記発生光を前記反射光ある
   いは前記透過光と前記反応光とに分離すると共に、前記
   反応光を分光し波長に応じた光路を設定する分光部と、 前記分光器から出力した発生光を検出する光検出部と、 を備えることを特徴とする共焦点走査型顕微鏡。
2. 【請求項２】 前記第１の点から前記第２の点に至る光
   路中に配設された光学系は、通過する光の波長の所定波
   長範囲での変化に対する前記第２の点を含み光軸に垂直
   な平面と光路とが交差する点の位置の変化が、前記光透
   過制限部の透過領域の範囲内である、ことを特徴とする
   請求項１記載の共焦点走査型顕微鏡。
3. 【請求項３】 前記光源部は前記試料の種類に応じて選
   択された波長の照射光を出力する、ことを特徴とする請
   求項１記載の共焦点走査型顕微鏡。
4. 【請求項４】 前記光源は波長可変レーザ装置を備え、
   外部からの指定により前記照射光の波長は所定の波長範
   囲で連続的に変化する、ことを特徴とする請求項１記載
   の共焦点走査型顕微鏡。
5. 【請求項５】 前記第１の光学系は、 前記光透過制限器を介した照射光を入力し、空間的に広
   がった略平行光化するコリメート光学器と、 前記コリメート光学器から出力した略平行光である照射
   光を入力し、外部からの指定により、１次元的または２
   次元的に照射光の出力方向を変化する反射型光走査器
   と、 を備えることを特徴とする請求項１記載の共焦点走査型
   顕微鏡。
6. 【請求項６】 前記分光部は、定偏角プリズム又は回折
   格子を備える、ことを特徴とする請求項１記載の共焦点
   走査型顕微鏡。
7. 【請求項７】 前記第３の光学系および前記光透過制限
   部は前記光源部と前記第１の光学系との間の光路中に配
   設されるとともに、前記光源部と前記光透過制限部との
   間には前記光源部から出力された照射光を前記第２の点
   に集光する第４の光学系を更に備え、 前記分光部は、前記光源と前記第４の光学系との間の照
   射光の光路中に配設され、 前記光源部から出力された照射光は、前記分光部、前記
   第４の光学系、前記光透過制限部、前記第１の光学系、
   および前記第２の光学系を順次介して前記試料に照射さ
   れ、 照射光が照射された結果として前記試料中の前記第１の
   点から出力された発生光は、前記第２の光学系、前記第
   １の光学系、前記光透過制限器、前記第４の光学系を順
   次、照射光と逆の光路を進行して前記分光器へ入力す
   る、ことを特徴とする請求項１記載の共焦点走査型顕微
   鏡。
8. 【請求項８】 前記光検出部は、赤色成分、緑色成分、
   および青色成分を分離するフィルタと、赤色成分光検出
   器、緑色成分光検出器、および青色成分光検出器を備え
   る、ことを特徴とする請求項１記載の多波長共焦点走査
   型顕微鏡。
9. 【請求項９】 前記光検出部は、分光方向に光検出器を
   配列した多チャンネル光検出器を備える、ことを特徴と
   する請求項１記載の共焦点走査型顕微鏡。
10. 【請求項１０】 前記第２の光学系内の光路を進行する
    照射光の一部を分岐する分岐器と、 前記分岐器によって分岐された前記照射光の一部を検出
    する光検出器と、 を更に備えることを特徴とする請求項１記載の共焦点走
    査型顕微鏡。