JPH02267512A - 共焦点走査型光学顕微鏡 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、従来の光学顕微鏡より高分解能が実現可能な
共焦点走査型光学顕微鏡に関する。

〔従来の技術〕

共焦点走査型光学顕微鏡の、１１（木枯成は、アプライ
ド・フイジクス、ビー２７、（１９８２年）、第２１１
頁から第２１３頁（ＡＰＰｌ、ｐｈｙｓ、Ｈ２°１　、
　Ｉ’Ｐ。

２１１−２１３（１９８２））において詳しく瞼じられ
ている。

このｍｖ＆ｍにおいては、細く絞り込んだ光を観察試料
面上で走査し、透過光あるいは反射光、さらにはこの光
で励起された蛍光等を検出する。共焦点光学系を実現す
るために、反射光等の像を作り。

その一部分の光をピンホールを通過させ検出する。

このような光学系を形成することによって、横方向の分
解能が従来の光学顕微鏡より向−■−シ、更に深さ方向
の分解能も有するようになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

共焦点走査型光学顕微鏡では、上記のように。

ピンホールを光検出器の前に置き透過光斌を制限するこ
とで分解能を向上させる。したがって、ピンホールはこ
の顕ｖ＆鏡において非常に大切である。

ピンホールがこのｗ＊ｍにおいて分解能向上の効果を発
揮するためには十分小さｂｌものである必要がある。形
成された反射光像等及びピンホールは小さいので、１＾
；者の位置合わせ非常に困短なものとなる０本発明の目
的は、このような位ｈ）ｊｅ合わせの困難さを解イ１す
ることにある６ 〔履題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために１本発明では２次元の強度分
布が分かり、かつ、その特定範囲の光鼠に比例する信号
を得ることが１１能な２次元撮像素子を、従来のピンホ
ールの代わりにｍ　ｈ′ｌＬ、たものである、撮像素子
の位置合わせのために、撮＃に素子は光軸方向に移ＩＩ
ＪＪ１１能であるものとする。撮像素子にピンホールの
役割をさせるために、撮像素子の特定の画素からの（ｄ
４＋を検出する電子回路を設置した。さらに、撮像素子
全体からの信号で入射光の走査画像を得るようにしでお
り、この画像からどの画素から共焦点走査を光学顕微鏡
のための信号を得るべきか簡単に決定できる。

（作用〕 ２次元撮像素子は細かい画素が２次元状に多数１９、ん
でおり、これは多数のピンホールの後方にそれぞれ光検
出器を有しているのと同じである。しかも、任意の特定
位ｈｖｔの画素からの信号を選択的に取り出すことがＩ
Ｊｆ能である。この特性を利用することにより、共焦点
走査型光学顕微鏡の調整を簡単にする。

仮定として、反射光を検出するタイプの共焦点走査型光
学顕微鏡を使用するものとし、鏡面状ＩＭの試料表面が
細く絞られたプローブ光のビームウェストの位置にある
ものとする。この状態で本顕微鏡のｒ＆４＠を行う、ま
ず最初に、光軸方向に移動ＩＩＩ能な撮像素子を反射光
像の位置に合オ）せるために移動させる。このとき、反
射光が入射している撮像素子の画素に対応する部分が明
るくなる走査画像を撮る。この明るい部分の面積最小に
なった位らゝｌが反射光の焦点位置に一致するので、こ
のような位置に撮像素子を固定する。

次に、共焦点光学系を構成するための撮像素子の使用方
法について述べる。撮像素子を使用した走査ＩＩ勲津に
は強度分布があり、中心部の強度が強ぃ、この中心部の
信号のみを共焦点走査型光学顕微鏡の画像信号として使
用する。即ち、画像素子そのものの画像形成機能は使用
しない、光ビー１１を試料面上で走査するどき撮像素子
上での反射光像が固定されるような光学系を使用してい
る場合には、特定位置の画素からのみＭ号を取ればよい
・この信号と試料上でのプローブ光による走査位置との
対応を付けて画像として表示装置に表せばよし）。

倍率の異なるレンズを使用して像の倍率を蛮えることが
あり、このとき、撮像素子へ絞り込む光ビームの大きさ
が変わり得る。このような場合は、信号を取り込むｐ（
イ索数を変えることで、調整がｊ＋ｆ能である。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

レーザ光源１から出射したレーザ光２をレンズ３ａ及び
３ｂにより観察試料５の上で微細な光ビームスポットに
絞り込む、半透鏡４ａはレーザ光の進行方向を変えるた
めのものである。上記３ａ及び４ａ、３ｂがプローブ光
集光光学系を形成している。お１察試料５は、ｘｙｚス
テージ６　ａ　ｌ：に載っており、３次元的な走査がｕ
（能である。このステージの位置制御はステージコント
ローラ７で行オ）れ、ステージ６ｕと共に走査機構を形
成する。

本実施例では応答光として反射光を検出する。

観察試料からの反射光はレンズ３ｂ、半透鏡４ｕ及び４
ｂを通過して、２次元撮像素子８上に絞り込まれる１本
実施例ではビームスポットに対しで試料を走査する方式
を採用しているので、２次元撮像素子８上での反射光像
の位置は固定されている。２次元撮像素子には、移動機
構であるステージ６ｂが取り付けられており、光軸方向
に移す１可詣である。信号処理回路である撮＃に素子コ
ントロール回路Ｓ３は撮像素子の特定画素からの（ｒ４
号を取り込み、ステージコントローラ７の走査位ｔｔと
対応を付けて表示装置１０に表示する。撮像素子コント
ロール回路９は複数の画素を選んで、それらのイー号を
加え合わせて２表示装置１０の信号とすることも可能で
ある。

次に、２次元撮像素子の特定位置の画素の選び方につい
て述べる。試料５は鏡面としておき、レーザ光２のビー
・ムウエストの位置にこの表面があるものとする。撮像
素子コントロール回路９は。

上記のような特定位置の画素からの（ｒ４号のみを取り
出す動作をせず、撮像素子の画素全体からの各々の（ｄ
号を使用して表示装置１０に画像を形成する。

撮像素子８の位置が反射光の結像位置にない場合は表示
装置１０に表示される画像は広がった状態になる。光軸
上で撮像素子８をステージ６ｂにより移動させることで
、像の面積が一番小さくなる状態にすることができる。

この状態において、反射光像の中心に対応する画素が本
顕微鎖で使用すべき信号となる。この信号を使用するこ
とで。

共焦点走査光学系が実Ｊ３ｔされる。

本発明では通常の顕微鏡画像も得ることができる。１１
は通常の照明光源である。半透ｉ４ｂは照明光源１１か
らの光の進行方向を変えるためのものである。１１およ
びレンズ３ｃ、半透鏡４　ｂ　。

４ａ、レンズ：３ｂが構成する照明機構は、レンズ３ｂ
の後焦点位Ｆ１ｔにレンズ３ｃで照明光源の像を作るケ
ラ−照明となっている。この照明機構を動作させるとき
には、レーザ光２はＷｇ　ｔＱ’ｔされている。

Ｎ１察試料の像は撮像索／−８上に結像され、撮像素子
コントロール回路９により表示装置ｉ’ｔ１０に表示さ
れる。このときの撮像素子コントロール回路９は表示装
Ｐｔ１ｏに２次元撮像素子上の像そのものを形成する通
常の動作になっている。

本発明は実施例で示した反射タイプだけでなく、透過タ
イプや蛍光タイプの共焦点走査型光学顕微鏡にも当然の
ことながら適用−１能である。また。

２次元撮像素子の前にイメージ・インテンシファイヤー
等の器具を使用して微弱な光にも感度を持たせた共焦点
走査型光学顕微鏡を構成することもＯｆ能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、共焦点走査型光学顕微鏡を構成するた
めに不可欠であったピンホールが不要になり、ピンホー
ルがあったときと比べて装置の調整が簡単になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略構成図である。 １・・・レーザ光源、２・・・レーザ光、３・・・レン
ズ、４・・・半透鏡、５・・・観察試料、６・・・ステ
ージ、７・・・ステージコントローラ、８・・・２次元
撮像素子、９・・・撮像素子コントロール回路、１ｏ・
・・表示装置？。 ］１・・・照明光源。 茅１ｔ！１ −８′

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、レーザ光源と、該レーザ光源からのレーザ光を観察
   試料上で微細な光ビームスポットに絞り込むプローブ光
   集光光学系と、該観察試料を該光ビームスポットに対し
   て相対的に走査する走査機構と該観察試料から発生する
   応答光を絞り込む応答光集光光学系と、該応答光集光光
   学系の焦点面に設置した２次元撮像素子と、該２次元撮
   像素子を光軸方向に移動させる移動機構と、該２次元撮
   像素子からの信号を演算処理する信号処理回路と、観察
   試料の走査位置と対応づけた該信号処理回路からの信号
   を表示する表示装置と、該試料を照明する照明機構とを
   備えたことを特徴とする共焦点査型光学顕微鏡。