JPH05150162A - レーザ走査型顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 試料面からの光を波長弁別して光検出器へと
導く機能を有し、しかもその波長弁別での波長分解能お
よび時間分解能がともに高くかつ光損失の少ない、レー
ザ走査型顕微鏡を提供する。 【構成】 試料面からの光を検出する光検出器の前段
に、相対する反射面の間隔を自在に変更できる構造のチ
ューナブルエタロンを配設して、光検出器に特定波長の
光のみを導いている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明は、例えば生物あるいは
半導体回路などの観察や検査等に用いられるレーザ走査
型顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】 レーザ走査型顕微鏡としては、例えば
図３に示すように、レーザ光源１からのレーザビーム
を、ハーフミラー３およびレンズによって、細く絞って
テーブル２の試料Ｓの表面に照射し、かつ、その試料Ｓ
へのビームを、スキャナユニット４によりＸ−Ｙ方向に
走査して、この試料面Ｓａからの光を光検出器５で検出
する構造のものが一般的である。

【０００３】このような構造の顕微鏡において、レーザ
ビームが照射された試料から出てくる光には、レーザビ
ームと同じ波長の反射光の他に、散乱光や蛍光などの様
々な波長をもった光が含まれる。これらの波長の光は、
各種試料の特有の性質を反映しておりその検出が重要と
なるが、それらの光を検出するには波長の弁別が必要と
なる。

【０００４】その波長弁別方法としては、従来、図３
に示すように、光検出器５の前段に干渉フィルタ３６等
を配置して、特定波長の光のみを光検出器５に導く方
法、あるいは図４に示すように、試料面からの光の光
路上にグレーティング分光器４６を配置し、その回折光
をフォトダイオードアレイ等のリニア光検出器４５で検
出する、等の方法が採用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】 ところで、上述の波
長弁別には、各種の波長における波長分解能および時間
分解能がともに高く、しかも光損失が可能な限り少ない
ことが要求されるが、上記した従来の方法によると、い
ずれもそれらの条件を満足できない。

【０００６】すなわち、の方法によると、干渉フィル
タで抽出した単一波長の光のみを検出できるだけで、任
意の波長の光を検出することは不可能である。一方、
の方法によれば、波長弁別の波長分解能は比較的高いも
のの、検出系にグレーティングが存在するため光の損失
が大きく、しかもリニア光検出器は一般に低感度である
ことから、検出に多くの時間を必要とし、時間分解能が
非常に悪い。

【０００７】本発明は、上記した従来の問題点を一挙に
解決すべくなされたもので、目的とするところは、試料
面からの光を波長弁別して光検出器へと導く機能を有
し、しかも、その波長弁別での波長分解能および時間分
解能がともに高くかつ光損失の少ない、レーザ走査型顕
微鏡を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】 上記の目的を達成する
ための構成を、実施例に対応する図１を参照しつつ説明
すると、本発明は、試料面Ｓａからの光を検出する光検
出器５の前段に、相対する反射面の間隔を自在に変更で
きる構造のチューナブルエタロン６を配設したことによ
って特徴づけられる。

【０００９】

【作用】 エタロンとしては、相対する反射面の間隔を
自在に変更できる構造の、いわゆるチューナブルエタロ
ンが知られている。また、この種のエタロンにおいて
は、反射面の間隔を、例えばピエゾ素子を利用した機構
等によって変化させ、弁別する光の波長を所定の範囲内
で任意に設定でき、しかもその波長範囲での波長選択の
走査の１周期が数百Hzと非常に速い構造のものがある。

【００１０】従って、このような構造のチューナブルエ
タロン６を、光検出器５の前段に配置することで、その
光検出器５へと導く光の波長弁別を、高波長分解能でか
つ高時間分解能で行うことが可能となる。しかも、チュ
ーナブルエタロン６には、試料面Ｓａからの光のほぼ全
体が入射するので光損失も少ない。

【００１１】

【実施例】 本発明の実施例を、以下、図面に基づいて
説明する。図１は本発明実施例の構成を示す図である。
レーザ光源１の光軸上に、レンズ１４，ピンホール１
５，レンズ１３およびハーフミラー３が順次に配置され
ている。このハーフミラー３は、試料Ｓが置かれるステ
ージ２の真上に位置しており、そのステージ２への光軸
上にスキャナユニット４およびレンズ１１が順次に配置
されている。

【００１２】また、レンズ１１の光軸上で、かつ、ハー
フミラー３の上方位置には、レンズ１２，ピンホール１
６およびフォトマルチプライヤ５が順次に配置されてい
る。そして、ハーフミラー３とその上方のレンズ１２と
の間に、チューナブルエタロン６が配置されている。

【００１３】このチューナブルエタロン６は、相対する
反射面の間隔を自在に変更できる構造で、その反射面の
間隔を変化させる機構、例えばピエゾ素子を利用した伸
縮機構と、反射面の間隔の変位を検出するセンサ（とも
に図示せず）を備えており、そのセンサ出力に基づい
て、制御回路７が伸縮機構を制御することによって、弁
別する光の波長が、所定の範囲内において順次に変化し
てゆくよう構成されている。しかも、その範囲での波長
設定の走査は、例えば 100Hz程度の周期で順次繰り返し
て行われる。また、その繰り返し精度も高い。

【００１４】次に、本発明実施例の作用を述べる。レー
ザ光源１から出射され、２枚のレンズ１４，１３を通過
したレーザビームは、レンズ１１によって、ステージ２
上の試料Ｓの表面に集光される。また、試料面Ｓａへの
レーザビームは、スキャナユニット４によってＸ−Ｙ方
向に走査される。

【００１５】このようなレーザビームを照射した試料面
Ｓａからの光は、レンズ１１，スキャナユニット４およ
びハーフミラー３を順次通過した後に、チューナブルエ
タロン６に入射し、この入射光のうち特定の波長の光の
みが弁別される。例えば、チューナブルエタロン６の入
射側の位置Ａにおける光が、図２(a)に示すような強度
分布をもつ光であるとすると、その出射側の位置Ｂの光
つまりエタロン６を通過した光は、同図(b) に示す特定
波長λ₁ の光のみとなる。そして、チューナブルエタロ
ン６を通過した光はレンズ１２で集光された後、フォト
マルチプライヤ５に入射して、その強度が検出される。

【００１６】以上の本発明実施例によると、チューナブ
ルエタロン６での波長設定の走査周期は 100Hz程度であ
ることから、その波長弁別の時間分解能は 0.01sオーダ
となる。また、試料面Ｓａからの光の検出器として、フ
ォトマルチプライヤ（時間分解能：２〜５ns）を用いて
いるので、チューナブルエタロン６の波長弁別の時間分
解能に充分に対応でき、エタロンを通過した各波長の光
を高精度でかつ高感度で検出することができる。

【００１７】なお、以上の実施例においては、共焦点光
学系を構築するために、フォトマルチプライヤ５の前段
に、ピンホール１６，レンズ１２を配置しているが、共
焦点光学系としない場合には、それらを省いてもよい。

【００１８】

【発明の効果】 以上説明したように、本発明によれ
ば、試料面からの光を検出する光検出器の前段にチュー
ナブルエタロンを配置したので、その光検出器には特定
波長の光のみが入射する。しかも、その波長弁別におけ
る波長分解能および時間分解能がともに高くかつ光損失
も少ない。これにより、試料からの光のうち、その試料
の特有の性質を反映した散乱光や蛍光などを、高精度で
検出することができる。

【００１９】また、チューナブルエタロンは、その口径
がレーザビーム径と同程度であればよいので、顕微鏡の
鏡筒内に納めることが可能で、これにより、全体の形状
寸法を、例えばグレーティング分光器を備えた顕微鏡等
に比して小型とすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明実施例の構成図

【図２】 本発明実施例のチューナブルエタロン６によ
る波長弁別の例を説明するための図

【図３】 従来のレーザ走査型顕微鏡の構造例を示す図

【図４】 従来のレーザ走査型顕微鏡の構造例を示す図

【符号の説明】

１・・・・レーザ光源 ２・・・・ステージ ３・・・・ハーフミラー ４・・・・スキャナユニット ５・・・・フォトマルチプライヤ ６・・・・チューナブルエタロン ７・・・・制御回路 １１・・１４・・・・レンズ １５，１６・・・・ピンホール Ｓ・・・・試料 Ｓａ・・・・試料面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光源と、試料が置かれるテーブル
   と、上記レーザ光源からのレーザビームを、上記テーブ
   ル上の試料面上に導き、かつ、この試料面上に集光させ
   る光学系と、その試料面へのレーザビームを走査するス
   キャナと、レーザビームを照射した試料面からの光を検
   出する光検出器を備えた顕微鏡において、上記光検出器
   の前段に、相対する反射面の間隔を自在に変更できる構
   造のチューナブルエタロンを配設したことを特徴とする
   レーザ走査型顕微鏡。