JPH0427909A

JPH0427909A - 透過型顕微鏡

Info

Publication number: JPH0427909A
Application number: JP13315290A
Authority: JP
Inventors: Koji Ichie; 更治市江; Hirotoshi Terada; 浩敏寺田
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1990-05-23
Filing date: 1990-05-23
Publication date: 1992-01-30
Anticipated expiration: 2010-06-28
Also published as: JPH0760217B2

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〕この発明は、試料を透過した光により当該試料を観察す
る透過型顕微鏡に関する。

〔従来技術〕

試料を透過した光により当該試料を観察する透過型顕微
鏡として、共焦点型レーザ走査顕微鏡が知られている。

共焦点型レーザ走査顕微鏡は、例えば、微小スポット状
に収束した光ビームを２個のスキャナで２次元的に偏向
して試料面を高速で走査し、試料からの透過光をフォト
マル等の受光素子で検出し、試料からの光学情報を電気
信号として得るように構成されている（特開昭６ｌ−１
２１０２２）。

落射照明型顕微鏡は、従来から透過型顕微鏡としては使
用されていなかったが、試料像を拡大する為に対物レン
ズと接眼レンズを備え、これらのレンズの間に落射照明
系が配置された構造を有する。この落射照明系により光
が試料に照射され、その反射像により試料が観察される
。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前述した反射型顕微鏡によると、生物試
料等の透過型生態試料を観察する場合、透過像の明暗差
が小さく、像のコントラストが低いという問題があった
。

また、励起光を試料に照射して得られる蛍光等は一般に
その光量レベルが低く、このような微弱光を効率良く検
出することができないという問題があった。

そこで本発明は、上記問題を解決することを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を達成する為、本発明は試料を透過した光によ
り当該試料を観察する透過型顕微鏡であって、上記試料
を透過した光を平行光にする無限遠補正対物レンズと、
上記平行光が入射され主光線が光軸に対して平行に出射
するテレセントリック結像レンズと、上記テレセントリ
ック結像レンズの光軸に対して鏡面が直交し上記テレセ
ントリック結像レンズの後側焦点に配設された平面鏡と
を含んで構成されていることを特徴とする。

この場合、上記構成要素の代わりに、上記試料に光を照
射する落射照明光学系と、上記試料を透過した光を平行
光にする無限遠補正対物レンズと、上記無限遠補正対物
レンズの射出瞳位置に配設されたコーナキューブリフレ
クタとを含んで構成してもよい。

〔作用〕

平面鏡を備えた透過型顕微鏡によると、試料を透過する
ことにより光学情報を得た一点からの光は、無限遠補正
対物レンズを透過して平行光になる。この平行光はテレ
セントリック結像レンズを介して平面鏡で反射され、再
び、無限遠補正対物レンズへ入射する。無限遠補正対物
レンズから出射された光は、最初に光が透過した試料の
同一位置にスポットを結ぶので、試料に対する光学情報
はほぼ２乗に増強される。

また、コーナキューブリフレクタを備えた透過型顕微鏡
によると、試料を透過することにより光学情報を得た一
点からの光は、無限遠補正対物レンズを透過して平行光
になる。この平行光はコーナキューブリフレクタで３回
反射され、再び、無限遠補正対物レンズに入射する。無
限遠補正対物レンズから出射された光は、最初に光が透
過した試料の同一位置にスポットを結ぶので、試料に対
する光学情報はほぼ２乗に増強される。

〔実施例〕

以下、本発明に係る透過型顕微鏡を添附図面に基づき説
明する。なお、説明において同一要素には同一符号を使
用し、重複する説明は省略する。

まず、第１図に基づき、本発明に係る透過型顕微鏡の第
１実施例として、共焦点型レーザ走査顕微鏡を説明する
。この共焦点型走査顕微鏡には、レーザ光源１の光照射
方向に沿って、集光レンズ２、ピンホールが形成された
ピンホール板３及びハーフミラ−４がほぼ一列に配列さ
れている。その為、レーザ光源１から出射されたレーザ
光は集光レンズ２により集光され、ピンホール板３のピ
ンホールに入射する。ハーフミラ−４はレーザ光源１の
光照射方向に対して鏡面がほぼ４５度傾斜して配置され
ているので、ピンホール板３から出射された光はハーフ
ミラ−４により入射光路に対してほぼ直角方向に反射さ
れる。

この反射光の進行方向に沿って、コリメータレンズ５お
よびＸ方向光偏向器６がほぼ一列に配列されている。ハ
ーフミラ−４により反射された光はコリメータレンズ５
により平行化され、Ｘ方向光偏向器６に入射する。Ｘ方
向光偏向器６は、その回転軸がＺ軸方向（Ｘ軸およびＹ
軸に直交する方向）に配置されているので、照射光は試
料１２に対してＸ方向に振られる。

Ｘ方向光偏向器６の出射側には、リレーレンズ７．８及
びＹ方向光偏向器９がほぼ一列に配列されている。その
為、Ｘ方向光偏向器６から出射された光はリレーレンズ
７．８を介してＹ方向光偏内器９に入射される。Ｙ方向
光偏向器９は、その回転軸がＸ軸方向に配置されている
ので、照射光は試料１２に対してＹ方向に振られる。結
局、試料１２に照射される光はＸ方向に高速でスキャン
されると共にＹ方向にスキャンされる。

Ｙ方向光偏向器９の出射側には、結像レンズ１０、対物
レンズ１１及び試料１２が配列されている。結像レンズ
１０は対物レンズ１１の前側像面にスポットを結ぶよう
に配置されており、このスポットにより形成された、い
わば仮想光源からの光が対物レンズ１１に入射する。対
物レンズ１１から出射された光は、回折限界まで絞り込
まれたスポットになり、試料１２上をＸ方向及びＹ方向
へ２次元的にスキャンする。

試料１２の透過側には、無限遠補正対物レンズ１３、テ
レセントリック結像レンズ１４及び平面鏡１５が配列さ
れている。無限遠補正対物レンズ１３は、その前側焦点
に試料１２が位置し、その後側焦点にテレセントリック
結像レンズ１４の前側焦点が位置するように配置されて
いる。さらに、テレセントリック結像レンズ１４の後側
焦点には、その鏡面が光軸に対して直交する方向に平面
鏡１５が配置されている。その為、テレセントリック結
像レンズ１４は無限遠補正対物レンズ１３の光軸に対し
て平行な主光線を有する光を平面鏡１５に向けて出射し
、テレセントリック結像レンズ１４からの出射光により
平面鏡１５には試料１２の実像が結ばれる。

なお、上記ハーフミラ−４としてダイクロイックミラー
を使用することができ、Ｘ方向光偏向器６、Ｙ方向光偏
向器９としてガルバノミラ−を利用したスキャナ（Ｇａ
ｌｖａｎｏ　Ｍｅｔｒｉｃ　５ｃａｎｎｅｒ）や回転多
面鏡を利用したスキャナ（Ｒｏｔａｒｙ　Ｐｏｌｙｇｏ
ｎａｌＳｃａｎｎｅｒ）を使用することができる。

次に、上記実施例に係る共焦点型レーザ走査顕微鏡の作
用を説明する。

レーザ光源１から出射されたレーザ光は集光レンズ２で
集光され、平行光とされた後に、Ｘ方向光偏向器６およ
びＹ方向光偏向器９によってＸ。

Ｙ方向に振られる。ＸＳＹ方向に振られた光は、結像レ
ンズ１０により対物レンズ１１の前側像面にスポットを
結ぶ。これは、Ｘ、Ｙ方向に振られる仮想光源ともいう
べきもので、ここからの光は対物レンズ１１に入射する
。出射された光は、回折限界まで絞り込まれたスポット
になって試料１２上を二次元的にスキャンする。試料１
２を透過した光は無限遠補正対物レンズ１３により平行
光となり、その後、テレセントリック結像レンズ１４に
入射する。テレセントリック結像レンズ１４は、光束の
主光線が光軸に対して平行になるように、平面鏡１５に
向けて光を出射する。平面鏡１５はテレセントリック結
像レンズ１４から出射された光を反射し、再び、その反
射光をテレセントリック結像レンズ１４に入射する。テ
レセントリック結像レンズ１４から出射された光は、無
限遠補正対物レンズ１３に入射し、無限遠補正対物レン
ズ１３によって試料１２の同一位置に形成されたスポッ
ト光により試料１２を反対方向から照明する。このよう
に、光が試料を２回通過する為、透過像の明暗差がより
明確になり、像のコントラストを増強することができる
。さらに、試料１２を２回透過した透過光は対物レンズ
１１に入射し、照明光が通過した光の経路を逆方向に辿
り、ハーフミラ−４まで到達する。この透過光はハーフ
ミラ−４を透過し、ピンホール板３と共役の位置に置か
れたピンホール板１６のピンホールに入射し、その後、
ホトディテクタ１７により検出される。

上記実施例によると、Ｘ方向光偏向器、Ｙ方向光偏向器
によってスキャンされた情報とホトディテクタからの出
力により２次元の共焦点透過光像を作り出すことができ
る。

また、通常の反射型の共焦点型レーザ走査顕微鏡に無限
遠補正対物レンズ、テレセントリック結像レンズ及び平
面鏡を付加することにより、簡単に透過型の共焦点型レ
ーザ走査顕微鏡に転換することができる。

次に、第２図に基づき、本発明の第２実施例に係る落射
照明系を利用した透過型顕微鏡を説明する。

第１実施例に係る共焦点型レーザ走査顕微鏡と比べて、
試料１２に照明光を導く光学系の構成が異なっているが
、試料１２、無限遠補正対物レンズ１３、テレセントリ
ック結像レンズ１４及び平面鏡１５の配置は同一なので
説明は省略する。この透過型顕微鏡によると、試料１２
と観察者１８の間には接眼レンズ１９及び対物レンズ２
０が配列されており、接眼レンズ１９と対物レンズ２０
の間には落射照明系Ａが配列されている。落射照明系Ａ
は例えばビームスプリッタ２１、レンズ２２及び落射照
明用光源２３を備えて構成されており、落射照明用光源
２３からの光はレンズ２２を透過し、ビームスプリッタ
２１で対物レンズ２０に向けて反射される。この場合、
均一な照明を得る為に落射照明系Ａとしてケーラ照明系
を使用してもよい。

次に、上記実施例に係る透過型顕微鏡の作用を説明する
。落射照明系Ａからの光は対物レンズ２０により集光さ
れ試料１２上に照射される。また、試料１２を透過した
光は試料１２に関する光情報を得て、無限遠補正対物レ
ンズ１３に入射し、無限遠補正対物レンズ１３によって
平行光に変えられる。その後、この平行光はテレセント
リック結像レンズ１４に入射し、その光束の主光線がテ
レセントリック結像レンズ１４の光軸に対して平行にな
るように平面鏡１５に入射する。この入射光は平面［１
５により反射された後、テレセントリック結像レンズ１
４によりほぼ平行光に変えられる。この平行光は無限遠
補正対物レンズ１３に入射し、無限遠補正対物レンズ１
３により試料１２の同一位置にスポットを形成し、最初
に照明光が入射した同一位置を反対側から照射する。試
料１２を反対側から透過した光は、再び、試料１２に関
する光学情報を得て、対物レンズ２０に入射する。この
ように光が試料の同一位置を２回通過することから、透
過像の明暗差が大きくなりコントラストが増強される。

対物レンズ２０からの光は、ビームスプリッタ２１を透
過して接眼レンズ１９に入射し、観察光が観察者１８に
より観察される。

なお、この実施例では接眼レンズ１９を使用しているが
、接眼レンズ１９の代わりにＴＶカメラを使用してもよ
い。

このように、通常の落射照明型顕微鏡に、無限遠補正対
物レンズ１３、テレセントリック結像レンズ１４及び平
面鏡１５を追加すれば、簡単に透過型顕微鏡に転換する
ことができる。

次に、第３図に基づき、本発明の第３実施例に係る落射
照明系を利用した透過型顕微鏡を説明する。第２実施例
に係る透過型顕微鏡と比べて、この透過型顕微鏡は試料
１２の透過光が再び試料１２に戻るまでの光学系の構成
が異なるが、落射照明系、接眼レンズの構成は基本的に
同一なので説明は省略する。この透過型顕微鏡は、無限
遠補正対物レンズ２４の焦点が試料１２に合致するよう
に配置されており、無限遠補正対物レンズ２４の射出瞳
面にはコーナキューブリフレクタ（レトロリフレクタ）
２５が配置されている点に特徴がある。その為、試料１
２を透過した光は無限遠補正対物レンズ２４によって平
行光に変えられ、コーナキューブリフレクタ２５により
反射され、再び、試料１２を裏側より照射する。

以下、上記実施例に係る透過型顕微鏡の作用を説明する
。落射照明系Ａからの光は対物レンズ２０により集光さ
れ試料１２上に照射される。また、試料１２を透過した
光は試１１１２に関する光情報を得て無限遠補正対物レ
ンズ２４に入射し、無限遠補正対物レンズ２４によって
平行光に変えられる。その後、この平行光はコーナキュ
ーブリフレクタ２５に入射し、鏡面で３回反射されて無
限遠補正対物レンズ２４に再び入射する。無限遠補正対
物レンズ２４から出射された光は試料１２の同一位置に
スポットを形成し、最初に照明光が入射した同一位置を
反対側から照射する。試料１２を反対側から透過した光
は再び試料１２に関する同一の透過情報を得て、対物レ
ンズ２０に入射する。このように、観察者により観察さ
れる戻り光は２度にわたり試料１２の同一位置を透過す
るので透過像の明暗差が大きくなり、コントラストが増
強される。対物レンズ２０からの光はビームスブリッタ
２１を透過して接眼レンズ１９に入射し、観察光が観察
者１８により観察される。

上記実施例によると、反射照明用の光源を利用して透過
像を観察することができ、無限遠補正対物レンズ２４及
びコーナキューブリフレクタ２５を付加することにより
、簡単に通常の落射照明型顕微鏡を透過型顕微鏡に転換
することができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。

例えば、第２実施例又は第３実施例に係る透過型顕微鏡
の光源としてレーザを使用し、さらにピンホールを追加
することにより、共焦点型顕微鏡に転換することができ
る。

また、照射光が試料を励起することにより生じる蛍光は
、２回にわたる照射光の透過により試料が２回励起され
てそれぞれ生じ、これらは共に、対物レンズにより捕捉
される。その為、フィルタ等を用いてこれら光量が増大
された蛍光をホトディテクタにより検出することができ
る。

さらに、試料に光が照射されることにより発生する反射
光、散乱光は対物レンズにより捕捉され、照明光が通過
した光の経路を逆方向に辿ってハーフミラ−４まで到達
するのでホトディテクタにより検出することができる。

〔発明の効果〕

本発明は以上説明したように構成されているので、光が
試料を２回通過するので、透過像の明暗差が大きくなり
コントラストが向上する。

また、照射光が試料の同一位置を２回透過することによ
り試料は照射光により２度励起され、微弱な蛍光などの
光を効率良く検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る共焦点型レーザ走査
顕微鏡を示す概略図、第２図は本発明の第２実施例に係
る落射照明型顕微鏡を示す概略図、第３図は本発明の第
３実施例に係る落射照明型顕微鏡を示す概略図である。１・・・レーザ光源、２・・・集光レンズ、３・・・ピ
ンホール、４・・・ハーフミラ−５・・・コリメータレ
ンズ、６・・・Ｘ方向偏光器、７．８・・・リレーレン
ズ、９・・・Ｙ方向偏光器、１０・・・結像レンズ、１
１・・・対物レンズ、１２・・・試料、１３．２４・・
・無限遠補正対物レンズ、１４・・・テレセントリック
結像レンズ、１５・・・平面鏡、１６・・・ピンホール
、１７・・・ホトディテクタ、１８・・・観察者、１９
・・・接眼レンズ、２０・・・対物レンズ、２１・・・
ビームスプリッタ、２２・・・レンズ、２３・・・落射
照明用光源、２５・・・コーナキューブリフレクタ（レ
トロリフレクタ）。

Claims

【特許請求の範囲】１、試料を透過した光により当該試料を観察する透過型
顕微鏡であって、前記試料を透過した光を平行光にする無限遠補正対物レ
ンズと、前記平行光が入射され、主光線が光軸に対して平行に出
射するテレセントリック結像レンズと、前記テレセント
リック結像レンズの光軸に対して鏡面が直交し、前記テ
レセントリック結像レンズの後側焦点に配設された平面
鏡とを含んで構成されていることを特徴とする透過型顕
微鏡。２、試料を透過した光により当該試料を観察する透過型
顕微鏡であって、前記試料に光を照射する落射照明光学系と、前記試料を
透過した光を平行光にする無限遠補正対物レンズと、前記無限遠補正対物レンズの射出瞳位置に配設されたコ
ーナキューブリフレクタとを含んで構成されていること
を特徴とする透過型顕微鏡。