JPH03235909A - 共焦点走査型顕微鏡 - 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） 本発明は共焦点走査型顕微鏡、特に詳細には試料上への
光点の走査を送光光学系と受光光学系を同期させながら
試料台に対して相対移動させることにより行ない、この
受光光学系からの光束を光ファイバーを用いて光検出器
に導くようにし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、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集束させる送光光学系と、こ
の光点を試料上において主、副走査させる走査機構と、
上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から構成される
ものである。

また、このような共焦点走査型顕微鏡においては高速走
査を可能にするため、上述した送光光学系と受光光学系
とを一体的に移動台上に保持せしめ、上記光点が試料上
を高速走査するようにこの移動台を往復移動させるよう
にしたものが本願出願人により既に出願されている（特
願平１−２４［１９４６号）。このようなタイプのもの
では受光光学系により結像された点像も高速で移動する
。このため、光検出器が上記移動台上に載設されていな
い場合には、上記受光光学系から出力された光束が光検
出器に確実に受光されるようこの光束結像位置と光検出
器を光ファイバー等で光学的に結合しておくのが望まし
い。

（発明が解決しようとする課題） ところで共焦点走査型顕微鏡においては、受光視野を、
送光側で絞り込むビーム径と同等もしくはこれ以下とす
るため上記光束結像位置にピンホールを配したものが知
られている。しかしながらこのようなピンホールは板材
等に形成されることとなり上記点像結像位置に光フアイ
バ一端面とピンホール形成板材を共に位置せしめること
は技術的に容易ではない。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、
受光光学系からの光束結像位置に光フアイバ一端面と共
にピンホールを容易に位置せしめることが可能な共焦点
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） 本発明の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、上記送光光学系と受光光学系とを同期させて、光点
を上記試料台上において主、副走査せしめる走査手段と
、上記受光光学系からの光束を第１の端面上に結像され
、この第１の端面から入射した光束を第２の端面まで導
いて、この第２の端面から上記光検出器に射出する光フ
ァイバーとを備えたものにおいて、この光ファイバーの
第１の端面のコア部にピンホールが形成され、このピン
ホール形成位置に上記受光光学系からの光束が結像され
るように構成されてなることを特徴とするものである。

すなわち、光ファイバーの一端面のうちコア部の全部も
しくは一部に、この部分においてのみ光を透過せしめる
ピンホールを形成してこの端面部分にピンホール板の機
能をもたせるようにしたことを特徴とするものである。

（作　　用） 上述したように本発明の共焦点走査型顕微鏡によれば、
光検出器に光点を伝送する光ファイバーにピンホール板
の機能をもたせているので、受光光学系の光束結像位置
に、光ファイバーとは別にピンホール板を位置せしめる
必要がなくなり、顕微鏡の製作が容易となる。

（実　施　例） 以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

第２図は、本発明の共焦点走査型顕微鏡の一実施例を示
す概略図であり、第１図は、それに用いられた光ファイ
バーの一端面を示す概略図である。

第２図に示されるように、ＲＧＢレーザｌＯ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
シングルモードの光フアイバー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、該光フアイバー１４内を伝搬した照明光１１はこ
の一端から射出する。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１
５には、コリメーターレンズ１Ｂ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の一端から該光フアイバー２４内に
入射せしめられる。この光ファイバー２４の上記一端の
コア部２４ａには光束を透過させ得るピンホール２４ｂ
が設けられており、このピンホール２４ｂ位置に上記光
点Ｐが形成されるよう構成されている。また、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。光フアイバー２４内を伝搬した透過光１１’　
はその他端から射出し、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２８に入射
し、その青色光１１Ｂのみがそこで反射し、該青色光１
１Ｂ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ｌ
ｌＧ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．
２９．８１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。

また、上記移動台１５は架台３２に、積層ピエゾ素子３
３を介して保持されている。積層ピエゾ素子８３はピエ
ゾ素子駆動回路８４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。

これにより光点Ｐの試料２３上における主走査が可能と
なる。この往復移動の振動数は、例えば１０ｋＨｚとさ
れる。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Ｙ方向（第２図、紙面に対
して直交する方向）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２８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１／２
０秒とされる。

次に、上述したピンホール２４ｂについて第１図を用い
て説明する。第１図は光ファイバー２４の、透過光入射
側端面を示すものであり、この光ファイバー２４は内側
からコア部２４ａ、クラッド部２４ｅおよびジャケット
部２４ｄの３層からなり、さらにコア部２４ａの略中央
部分にピンホール２４ｂが形成されている。このピンホ
ール２４ｂは、この入射側端面のうちコア部２４ａとク
ラッド部２４ｃをアルミニウム蒸着し、コア部２４ａの
中央部分のみ工・ソチングを施すことにより作成したも
のである。この光ファイバー２４の径は１２５μｍ程度
であり、コア部２４ａの径は３〜１０μｍ程度であり、
ピンホール２４ｂの径はこのコア部２４ａの径よりも小
さく例えば１μｍ程度に形成されている。一般に上述し
たようなシングルモード光ファイバーはコア部径を極小
にすることが難しいので、コア部全端面をそのままピン
ホールとしたのでは上述した光点Ｐを絞り込めず顕微鏡
倍率を高くすることができないが、上述した実施例のよ
うに光フアイバ一端面に蒸着およびエツチングを施すよ
うにすればコア部２４ａの径よりも小さい所望の径のピ
ンホールを形成することができ顕微鏡倍率を高倍率とす
ることが可能となる。

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
。例えば光ファイバー２４の蒸着は必ずしもアルミニウ
ムで行なう必要はなく他の金属により蒸着することもも
ちろん可能である。また、ピンホール２４ｂの形成位置
はコア部２４ａ端面の中央部分でなくてもよく、コア部
２４ａの端面内であればどの部分であってもよい。した
がってこの場合ピンホール作成位置の精度はそれ程要求
されずピンホール作製が容易となる。また、上述した実
施例では、受光光学系２１により結像された透過光を光
検出器２７．２９．３１に導くための光ファイバー２４
としてシングルモード光ファイバーを用いているがマル
チモード光ファイバーを用いることも可能である。マル
チモード光ファイバーはシングルモード光ファイバーに
比して安価であるので、マルチモード光ファイバーを用
いることで製造コストを引き下げることが可能である。

なお、上述した実施例は本発明を透過タイプの共焦点走
査型顕微鏡に適用したものであるが、本発明は反射タイ
プの共焦点走査型顕微鏡にも同様に適用可能である。ま
た、上述した実施例では移動台１５をＸ方向に往復動さ
せて主走査を、試料台２２をＸ方向に往復動させて副走
査をするようにしているが、移動台１５もしくは試料台
２２のいずれか１ ２ 一方を、Ｘ、Ｙ双方向に移動させることによって主、副
側走査を行なうことも可能である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の共焦点走査型顕微鏡によ
れば、光ファイバーの端面にピンホールを形成し受光光
学系による結像位置にこのピンホール位置が合致するよ
うにしているので、この結像位置においてピンホール板
を配設する必要がなくなる。これにより、顕微鏡の製造
が容易となり製造コストが安価となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第２図の共焦点走査型顕微鏡において用いら
れる光ファイバーの一端面を示す概略図、第２図は、本
発明の一実施例に係る共焦点走査型顕微鏡を示す概略図
である。 １０・・・ＲＧＢレーザ　　　１４．２４・・・光ファ
イバー１５・・・移動台　　　　　　１８・・・送光光
学系２１・・・受光光学系　　　　２２・・・試料台２
３・・・試料　　　　　　　２４ａ・・・コア部２４ｂ
・・・ピンホール １・

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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同期させて、前記光点
   が前記試料上を主、副走査するよう、前記試料台に対し
   相対移動させる走査手段と、前記受光光学系からの光束
   を結像される第１の端面と、この第１の端面から入射し
   た光束を前記光検出器に射出する第２の端面とを有する
   光ファイバーとを備えた共焦点走査型顕微鏡において、
   前記光ファイバーの第１の端面のコア部にピンホールが
   形成され、このピンホール形成位置に前記受光光学系か
   らの光束が結像されるように構成されてなることを特徴
   とする共焦点走査型顕微鏡。