JPH0527179A - 走査型顕微鏡 - Google Patents
走査型顕微鏡Info
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- JPH0527179A JPH0527179A JP17832991A JP17832991A JPH0527179A JP H0527179 A JPH0527179 A JP H0527179A JP 17832991 A JP17832991 A JP 17832991A JP 17832991 A JP17832991 A JP 17832991A JP H0527179 A JPH0527179 A JP H0527179A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 走査型顕微鏡の試料深さ方向の分解能を向上
させる。 【構成】 送光光学系18の対物レンズ17として、受光光
学系21の対物レンズ19よりも開口数の小さいものを用
い、受光光学系21による透過光収束位置Ｆ”に、この位
置に生じる実像および０次の回折像のみを通過させて、
１次以上の回折像はカットするピンホール板26を配設す
る。そして光検出器27として、点像Ｑを複数に画素分割
してそれぞれの画素の明るさを検出するものを用いる。
させる。 【構成】 送光光学系18の対物レンズ17として、受光光
学系21の対物レンズ19よりも開口数の小さいものを用
い、受光光学系21による透過光収束位置Ｆ”に、この位
置に生じる実像および０次の回折像のみを通過させて、
１次以上の回折像はカットするピンホール板26を配設す
る。そして光検出器27として、点像Ｑを複数に画素分割
してそれぞれの画素の明るさを検出するものを用いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光学式走査型顕微鏡に関
し、特に詳細には、透過型の走査型顕微鏡に関するもの
である。
し、特に詳細には、透過型の走査型顕微鏡に関するもの
である。
【０００２】
【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、さ
らには試料から発せられた蛍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。なお特開昭62-217
218 号公報には、この走査型顕微鏡の一例が示されてい
る。
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、さ
らには試料から発せられた蛍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。なお特開昭62-217
218 号公報には、この走査型顕微鏡の一例が示されてい
る。
【０００３】この走査型顕微鏡のうち透過型のものは、
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
として結像させる送光光学系と、◆上記試料を透過光し
た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、◆上記光点を試料上にお
いて２次元的に走査させる走査手段とから構成されるも
のである。
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
として結像させる送光光学系と、◆上記試料を透過光し
た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、◆上記光点を試料上にお
いて２次元的に走査させる走査手段とから構成されるも
のである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な透過型の走査型顕微鏡においては、従来、試料深さ方
向の分解能が良くないという問題が認められていた。そ
こで本発明は、この試料深さ方向の分解能が優れた走査
型顕微鏡を提供することを目的とする。
な透過型の走査型顕微鏡においては、従来、試料深さ方
向の分解能が良くないという問題が認められていた。そ
こで本発明は、この試料深さ方向の分解能が優れた走査
型顕微鏡を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明による第１の走査
型顕微鏡は、前述の通りの試料台、光源、送光光学系、
受光光学系、光検出器、および走査手段を備えた走査型
顕微鏡において、◆送光光学系の対物レンズとして、受
光光学系の対物レンズよりも開口数の小さいものが用い
られ、◆受光光学系による透過光収束位置に、この位置
に生じる実像および０次の回折像のみを通過させて、１
次以上の回折像はカットする絞りが配設され、◆そして
上記光検出器として、上記点像を複数に画素分割してそ
れぞれの画素の明るさを検出するものが用いられている
ことを特徴とするものである。
型顕微鏡は、前述の通りの試料台、光源、送光光学系、
受光光学系、光検出器、および走査手段を備えた走査型
顕微鏡において、◆送光光学系の対物レンズとして、受
光光学系の対物レンズよりも開口数の小さいものが用い
られ、◆受光光学系による透過光収束位置に、この位置
に生じる実像および０次の回折像のみを通過させて、１
次以上の回折像はカットする絞りが配設され、◆そして
上記光検出器として、上記点像を複数に画素分割してそ
れぞれの画素の明るさを検出するものが用いられている
ことを特徴とするものである。
【０００６】また本発明による第２の走査型顕微鏡は、
上記第１の走査型顕微鏡と同様の試料台、光源、送光光
学系、受光光学系、光検出器、および走査手段を備えた
走査型顕微鏡において、◆送光光学系の対物レンズとし
て、受光光学系の対物レンズよりも開口数の小さいもの
が用いられ、◆受光光学系により試料の照明光収束位置
の回折像が生じる位置に、この位置に生じる実像および
０次の回折像をカットして、１次以上の回折像のみを通
過させるビームトラップが配設され、◆そして上記光検
出器として、上記点像を複数に画素分割してそれぞれの
画素の明るさを検出するものが用いられていることを特
徴とするものである。
上記第１の走査型顕微鏡と同様の試料台、光源、送光光
学系、受光光学系、光検出器、および走査手段を備えた
走査型顕微鏡において、◆送光光学系の対物レンズとし
て、受光光学系の対物レンズよりも開口数の小さいもの
が用いられ、◆受光光学系により試料の照明光収束位置
の回折像が生じる位置に、この位置に生じる実像および
０次の回折像をカットして、１次以上の回折像のみを通
過させるビームトラップが配設され、◆そして上記光検
出器として、上記点像を複数に画素分割してそれぞれの
画素の明るさを検出するものが用いられていることを特
徴とするものである。
【０００７】
【作用および発明の効果】図１に、本発明による第１の
走査型顕微鏡の光学系部分を示し、図４には、従来の走
査型顕微鏡の光学系部分を示す。図中17が送光光学系の
対物レンズ、19が受光光学系の対物レンズ、20が受光光
学系の集光レンズ、23が試料、26が絞り（ピンホール
板）、27が光検出器である。またＦは対物レンズ17によ
る照明光11の収束位置、Ｆ’は対物レンズ19の後側焦点
面、Ｆ”は集光レンズ20による透過光11’の収束位置で
ある。
走査型顕微鏡の光学系部分を示し、図４には、従来の走
査型顕微鏡の光学系部分を示す。図中17が送光光学系の
対物レンズ、19が受光光学系の対物レンズ、20が受光光
学系の集光レンズ、23が試料、26が絞り（ピンホール
板）、27が光検出器である。またＦは対物レンズ17によ
る照明光11の収束位置、Ｆ’は対物レンズ19の後側焦点
面、Ｆ”は集光レンズ20による透過光11’の収束位置で
ある。
【０００８】図４に示される通り従来装置においては、
分解能向上の点から照明光11をできるだけ小さなスポッ
トＰに絞るため、両対物レンズ17、19としては、互いに
等しい大きな開口数を有するものが使用されている。そ
のような場合、照明光11は試料23中の収束位置Ｆでは平
面波の状態となる一方、その前後（図中上下）の位置で
は極めて平面波に近い球面波の状態となって試料23を照
射する。平面波の照明光11で照射された試料部分の回折
像は、対物レンズ19の後側焦点面Ｆ’に生じ、この回折
像が次に集光レンズ20により、収束位置Ｆ”において実
像に変換される。他方、試料23中の収束位置Ｆ以外の部
分は、球面波状態の照明光11によって照射されるから、
本来、その回折像が収束位置Ｆに生じるはずである。
分解能向上の点から照明光11をできるだけ小さなスポッ
トＰに絞るため、両対物レンズ17、19としては、互いに
等しい大きな開口数を有するものが使用されている。そ
のような場合、照明光11は試料23中の収束位置Ｆでは平
面波の状態となる一方、その前後（図中上下）の位置で
は極めて平面波に近い球面波の状態となって試料23を照
射する。平面波の照明光11で照射された試料部分の回折
像は、対物レンズ19の後側焦点面Ｆ’に生じ、この回折
像が次に集光レンズ20により、収束位置Ｆ”において実
像に変換される。他方、試料23中の収束位置Ｆ以外の部
分は、球面波状態の照明光11によって照射されるから、
本来、その回折像が収束位置Ｆに生じるはずである。
【０００９】ところがこの球面波は、先に述べた通り、
極めて平面波に近い状態となっているので、収束位置Ｆ
から離れた試料部分の回折像も対物レンズ19の後側焦点
面Ｆ’に生じてしまう。そこで、収束位置Ｆ”に結像す
る実像には、収束位置Ｆ以外の試料部分の情報も含まれ
てしまうことになる。従来の走査型顕微鏡においては、
以上のようにして、試料深さ方向の分解能が損なわれて
いたと考えられる。
極めて平面波に近い状態となっているので、収束位置Ｆ
から離れた試料部分の回折像も対物レンズ19の後側焦点
面Ｆ’に生じてしまう。そこで、収束位置Ｆ”に結像す
る実像には、収束位置Ｆ以外の試料部分の情報も含まれ
てしまうことになる。従来の走査型顕微鏡においては、
以上のようにして、試料深さ方向の分解能が損なわれて
いたと考えられる。
【００１０】それに対して本発明の走査型顕微鏡におい
ては、送光光学系の対物レンズの開口数が、受光光学系
の対物レンズのそれよりも小さいので、収束位置Ｆ以外
の試料部分は、平面波に近くない（つまり、より球面波
らしい）球面波によって照射されることになる。そこ
で、収束位置Ｆの試料部分の回折像は対物レンズ19の後
側焦点面Ｆ’に、それ以外の試料部分の回折像は収束位
置Ｆにと、より明確に分離して生じるようになる。その
ため、収束位置Ｆ”に結像する実像は、ほぼ収束位置Ｆ
の試料部分のみの情報を含むものとなる。したがって本
発明の走査型顕微鏡においては、従来装置と比べて、試
料深さ方向の分解能が向上する。
ては、送光光学系の対物レンズの開口数が、受光光学系
の対物レンズのそれよりも小さいので、収束位置Ｆ以外
の試料部分は、平面波に近くない（つまり、より球面波
らしい）球面波によって照射されることになる。そこ
で、収束位置Ｆの試料部分の回折像は対物レンズ19の後
側焦点面Ｆ’に、それ以外の試料部分の回折像は収束位
置Ｆにと、より明確に分離して生じるようになる。その
ため、収束位置Ｆ”に結像する実像は、ほぼ収束位置Ｆ
の試料部分のみの情報を含むものとなる。したがって本
発明の走査型顕微鏡においては、従来装置と比べて、試
料深さ方向の分解能が向上する。
【００１１】なお、収束位置Ｆに生じた回折像は対物レ
ンズ19によりその後側焦点面Ｆ’において実像に変換さ
れ、さらにこの実像は集光レンズ20により収束位置Ｆ”
において回折像に変換される。本発明の第１の走査型顕
微鏡では、この収束位置Ｆ”に前述した通りの絞りが配
設されるので、収束位置Ｆ以外の試料部分の情報を多く
含む高次の回折像がカットされ、オフセット成分となる
０次回折像のみが実像とともに検出される。他方本発明
の第２の走査型顕微鏡では、上記後側焦点面Ｆ’に前述
した通りのビームトラップが配設されるので、収束位置
Ｆ以外の試料部分の実像がカットされる。この際、収束
位置Ｆの試料部分の０次回折像も同様にカットされる
が、この試料部分の情報を多く含む高次の回折像はカッ
トされないので、顕微鏡像観察の上で特に問題は生じな
い。
ンズ19によりその後側焦点面Ｆ’において実像に変換さ
れ、さらにこの実像は集光レンズ20により収束位置Ｆ”
において回折像に変換される。本発明の第１の走査型顕
微鏡では、この収束位置Ｆ”に前述した通りの絞りが配
設されるので、収束位置Ｆ以外の試料部分の情報を多く
含む高次の回折像がカットされ、オフセット成分となる
０次回折像のみが実像とともに検出される。他方本発明
の第２の走査型顕微鏡では、上記後側焦点面Ｆ’に前述
した通りのビームトラップが配設されるので、収束位置
Ｆ以外の試料部分の実像がカットされる。この際、収束
位置Ｆの試料部分の０次回折像も同様にカットされる
が、この試料部分の情報を多く含む高次の回折像はカッ
トされないので、顕微鏡像観察の上で特に問題は生じな
い。
【００１２】また、本発明の走査型顕微鏡においては、
送光光学系の対物レンズの開口数が、受光光学系の対物
レンズのそれよりも小さいので、従来装置と比べると、
収束位置Ｆにおいて照明光11はより大きなスポットに収
束する。このままでは、横方向の分解能が劣ることにな
るが、本発明の走査型顕微鏡においては、光検出器とし
て、点像を複数に画素分割してそれぞれの明るさを検出
するものが用いられているので、上記スポット内の複数
点の情報を個別に検出可能であり、それにより、横方向
の分解能も高く確保できる。
送光光学系の対物レンズの開口数が、受光光学系の対物
レンズのそれよりも小さいので、従来装置と比べると、
収束位置Ｆにおいて照明光11はより大きなスポットに収
束する。このままでは、横方向の分解能が劣ることにな
るが、本発明の走査型顕微鏡においては、光検出器とし
て、点像を複数に画素分割してそれぞれの明るさを検出
するものが用いられているので、上記スポット内の複数
点の情報を個別に検出可能であり、それにより、横方向
の分解能も高く確保できる。
【００１３】
【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。図２は、本発明の第１実施例による透
過型の共焦点走査型顕微鏡を示すものであり、図１はそ
の光学系の部分のみを詳しく示すものである。図２に示
されるように単色光レーザ10からは、照明光としての直
線偏光のレーザビーム11が射出される。この照明光11は
コリメーターレンズ12で平行光化された後、偏波面調整
用のλ／２板９に通され、収束レンズ13で集光されて偏
波面保存光ファイバー14内に入射せしめられる。
詳細に説明する。図２は、本発明の第１実施例による透
過型の共焦点走査型顕微鏡を示すものであり、図１はそ
の光学系の部分のみを詳しく示すものである。図２に示
されるように単色光レーザ10からは、照明光としての直
線偏光のレーザビーム11が射出される。この照明光11は
コリメーターレンズ12で平行光化された後、偏波面調整
用のλ／２板９に通され、収束レンズ13で集光されて偏
波面保存光ファイバー14内に入射せしめられる。
【００１４】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、該光ファイバー14内を伝搬した照明光
11はこの一端から出射する。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
15には、コリメーターレンズ16および対物レンズ（コン
デンサーレンズ）17からなる送光光学系18が保持されて
いる。また移動台15には、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が保持されている。上記２つ
の光学系18、21は、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。
固定されており、該光ファイバー14内を伝搬した照明光
11はこの一端から出射する。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
15には、コリメーターレンズ16および対物レンズ（コン
デンサーレンズ）17からなる送光光学系18が保持されて
いる。また移動台15には、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が保持されている。上記２つ
の光学系18、21は、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。
【００１５】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、対物レンズ17によって集光さ
れ、試料台22に載置された試料23内で微小な光点（ビー
ムスポット）Ｐに収束する。試料23を透過した透過光1
1’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、集光レンズ20によって集光されて、点像Ｑ
に結像する。移動台15を保持する架台32には、この結像
位置に受光面が位置するようにして光検出器27が固定さ
れている。移動台15には、この光検出器27の受光面のす
ぐ前側に位置するようにしてピンホール板（絞り）26が
固定されており、そのピンホール26Ａを通過した透過光
11’が光検出器27によって検出される。
によって平行光とされ、対物レンズ17によって集光さ
れ、試料台22に載置された試料23内で微小な光点（ビー
ムスポット）Ｐに収束する。試料23を透過した透過光1
1’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、集光レンズ20によって集光されて、点像Ｑ
に結像する。移動台15を保持する架台32には、この結像
位置に受光面が位置するようにして光検出器27が固定さ
れている。移動台15には、この光検出器27の受光面のす
ぐ前側に位置するようにしてピンホール板（絞り）26が
固定されており、そのピンホール26Ａを通過した透過光
11’が光検出器27によって検出される。
【００１６】このときの像の変換を、図１を参照して説
明する。照明光11は試料23中の収束位置Ｆでは平面波の
状態となって試料23を照射する。平面波の照明光11で照
射された試料部分の回折像は、対物レンズ19の後側焦点
面Ｆ’に生じ、この回折像が次に集光レンズ20により、
収束位置Ｆ”において実像に変換される。
明する。照明光11は試料23中の収束位置Ｆでは平面波の
状態となって試料23を照射する。平面波の照明光11で照
射された試料部分の回折像は、対物レンズ19の後側焦点
面Ｆ’に生じ、この回折像が次に集光レンズ20により、
収束位置Ｆ”において実像に変換される。
【００１７】ここで、送光光学系18の対物レンズ17とし
ては、受光光学系21の対物レンズ19よりも開口数ＮＡの
小さいものが用いられている。この開口数ＮＡの比は、
例えば１：３程度とされる。光検出器27としては、ＣＣ
Ｄエリアセンサ等、複数の受光素子が２次元的に配列さ
れてなるものが用いられている。またこの光検出器27
は、後述するようにして照明光光点Ｐが試料23を２次元
的に走査したときに、それにともなって移動する点像Ｑ
を常に検出できるだけの広い受光面を有する。一方ピン
ホール26Ａの径Ｄは、収束位置Ｆにおける照明光光点Ｐ
のスポット径をｄ、対物レンズ19、集光レンズ20の焦点
距離をそれぞれｆ2 、ｆ3 として、Ｄ＝ｄ×（ｆ3 ／ｆ
2 ）なる値に設定されている。
ては、受光光学系21の対物レンズ19よりも開口数ＮＡの
小さいものが用いられている。この開口数ＮＡの比は、
例えば１：３程度とされる。光検出器27としては、ＣＣ
Ｄエリアセンサ等、複数の受光素子が２次元的に配列さ
れてなるものが用いられている。またこの光検出器27
は、後述するようにして照明光光点Ｐが試料23を２次元
的に走査したときに、それにともなって移動する点像Ｑ
を常に検出できるだけの広い受光面を有する。一方ピン
ホール26Ａの径Ｄは、収束位置Ｆにおける照明光光点Ｐ
のスポット径をｄ、対物レンズ19、集光レンズ20の焦点
距離をそれぞれｆ2 、ｆ3 として、Ｄ＝ｄ×（ｆ3 ／ｆ
2 ）なる値に設定されている。
【００１８】上記の構成においては、対物レンズ17、19
として互いに等しい大きな開口数ＮＡのものを用いる場
合と比べて、照明光光点Ｐのスポット径ｄが大きめとな
り、したがって点像Ｑも大きめとなる。この点像Ｑは上
記光検出器27により、複数の受光素子単位で画素分割さ
れて検出される。すなわちこの光検出器27の受光素子
は、それらのうちの所定数（例えば３×３）が点像Ｑの
大きさ内に収まるような大きさおよび密度で配設されて
いる。該光検出器27からは、上記所定数の各画素毎の明
るさを示す光検出信号Ｓが出力される。
として互いに等しい大きな開口数ＮＡのものを用いる場
合と比べて、照明光光点Ｐのスポット径ｄが大きめとな
り、したがって点像Ｑも大きめとなる。この点像Ｑは上
記光検出器27により、複数の受光素子単位で画素分割さ
れて検出される。すなわちこの光検出器27の受光素子
は、それらのうちの所定数（例えば３×３）が点像Ｑの
大きさ内に収まるような大きさおよび密度で配設されて
いる。該光検出器27からは、上記所定数の各画素毎の明
るさを示す光検出信号Ｓが出力される。
【００１９】次に、照明光光点Ｐの２次元走査について
説明する。上記移動台15と架台32との間には、積層ピエ
ゾ素子33が介装されている。この積層ピエゾ素子33はピ
エゾ素子駆動回路34から駆動電力を受けて駆動し、移動
台15を矢印Ｘ方向に高速で往復移動させる。なお、光フ
ァイバー14は可撓性を有するので、照明光11を伝搬させ
つつ、移動台15の振動を許容する。
説明する。上記移動台15と架台32との間には、積層ピエ
ゾ素子33が介装されている。この積層ピエゾ素子33はピ
エゾ素子駆動回路34から駆動電力を受けて駆動し、移動
台15を矢印Ｘ方向に高速で往復移動させる。なお、光フ
ァイバー14は可撓性を有するので、照明光11を伝搬させ
つつ、移動台15の振動を許容する。
【００２０】一方試料台22と架台32との間には、積層ピ
エゾ素子47、49が介装されている。積層ピエゾ素子47は
ピエゾ素子駆動回路48から駆動電力を受けて駆動し、試
料台22をＹ方向（図の紙面に垂直な方向）に高速で往復
移動させる。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23上を、主走査方向Ｘと
直交するＹ方向に副走査する。以上のようにして照明光
光点Ｐが試料23上を２次元的に走査することにより、該
試料23の２次元拡大像を担持する信号Ｓが得られる。
エゾ素子47、49が介装されている。積層ピエゾ素子47は
ピエゾ素子駆動回路48から駆動電力を受けて駆動し、試
料台22をＹ方向（図の紙面に垂直な方向）に高速で往復
移動させる。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23上を、主走査方向Ｘと
直交するＹ方向に副走査する。以上のようにして照明光
光点Ｐが試料23上を２次元的に走査することにより、該
試料23の２次元拡大像を担持する信号Ｓが得られる。
【００２１】また、上端に上記副走査用積層ピエゾ素子
47を固定し、下端が粗動ステージ51を介して架台32に取
り付けられた積層ピエゾ素子49は、ピエゾ素子駆動回路
50から駆動電力を受けて駆動し、試料台22を保持した積
層ピエゾ素子47を、主、副走査方向Ｘ、Ｙと直交する矢
印Ｚ方向、（光学系18、21の光軸方向）に移動させる。
こうして試料台22をＺ方向に所定距離移動させる毎に照
明光光点Ｐの２次元走査を行なえば、試料23の表面に微
細な凹凸が有る場合でも、合焦点面の情報のみが光検出
器27によって検出される。そこで、この光検出器27の出
力Ｓをフレームメモリに取り込むことにより、試料23を
Ｚ方向に移動させた範囲内で、全ての面に焦点が合った
画像を担う信号を得ることが可能となる。
47を固定し、下端が粗動ステージ51を介して架台32に取
り付けられた積層ピエゾ素子49は、ピエゾ素子駆動回路
50から駆動電力を受けて駆動し、試料台22を保持した積
層ピエゾ素子47を、主、副走査方向Ｘ、Ｙと直交する矢
印Ｚ方向、（光学系18、21の光軸方向）に移動させる。
こうして試料台22をＺ方向に所定距離移動させる毎に照
明光光点Ｐの２次元走査を行なえば、試料23の表面に微
細な凹凸が有る場合でも、合焦点面の情報のみが光検出
器27によって検出される。そこで、この光検出器27の出
力Ｓをフレームメモリに取り込むことにより、試料23を
Ｚ方向に移動させた範囲内で、全ての面に焦点が合った
画像を担う信号を得ることが可能となる。
【００２２】この走査型顕微鏡においては、前述した通
り、送光光学系18の対物レンズ17として、受光光学系21
の対物レンズ19よりも開口数ＮＡの小さいものが用いら
れているので、従来装置に比べて試料深さ方向の分解能
が向上する。その理由は、先に詳しく説明した通りであ
る。そしてこの走査型顕微鏡においては、大きめとなる
点像Ｑを光検出器27の複数の受光素子単位で画素分割し
て検出するようにしているから、横方向の分解能も高く
確保することができる。
り、送光光学系18の対物レンズ17として、受光光学系21
の対物レンズ19よりも開口数ＮＡの小さいものが用いら
れているので、従来装置に比べて試料深さ方向の分解能
が向上する。その理由は、先に詳しく説明した通りであ
る。そしてこの走査型顕微鏡においては、大きめとなる
点像Ｑを光検出器27の複数の受光素子単位で画素分割し
て検出するようにしているから、横方向の分解能も高く
確保することができる。
【００２３】また、試料23中の収束位置Ｆ以外の部分
は、球面波状態の照明光11によって照射されるから、そ
の回折像が収束位置Ｆに生じる。この回折像は対物レン
ズ19によりその後側焦点面Ｆ’において実像に変換さ
れ、さらにこの実像は集光レンズ20により収束位置Ｆ”
において回折像に変換される。しかし本装置では、ピン
ホール26Ａの径Ｄがｄ×（ｆ3 ／ｆ2 ）なる値とされて
いるので、収束位置Ｆ”に生じる回折像のうち、収束位
置Ｆ以外の試料部分の情報を多く含む１次以上の回折像
はカットされ、オフセット成分となる０次回折像のみが
実像とともに検出される。そして、上記のように透過光
11’をピンホール板26を介して検出することにより、試
料23で散乱した光等の不要光をカットすることもでき
る。
は、球面波状態の照明光11によって照射されるから、そ
の回折像が収束位置Ｆに生じる。この回折像は対物レン
ズ19によりその後側焦点面Ｆ’において実像に変換さ
れ、さらにこの実像は集光レンズ20により収束位置Ｆ”
において回折像に変換される。しかし本装置では、ピン
ホール26Ａの径Ｄがｄ×（ｆ3 ／ｆ2 ）なる値とされて
いるので、収束位置Ｆ”に生じる回折像のうち、収束位
置Ｆ以外の試料部分の情報を多く含む１次以上の回折像
はカットされ、オフセット成分となる０次回折像のみが
実像とともに検出される。そして、上記のように透過光
11’をピンホール板26を介して検出することにより、試
料23で散乱した光等の不要光をカットすることもでき
る。
【００２４】なおピエゾ素子駆動回路34、48および50に
は、制御回路35から同期信号が入力され、それにより、
光点Ｐの主、副走査および試料台22の光軸方向移動の同
期が取られる。また粗動ステージ51は手動で、あるいは
駆動手段を用いてＹ方向に移動可能であり、こうして試
料台22を動かすことにより、試料23の交換を容易に行な
うことができる。
は、制御回路35から同期信号が入力され、それにより、
光点Ｐの主、副走査および試料台22の光軸方向移動の同
期が取られる。また粗動ステージ51は手動で、あるいは
駆動手段を用いてＹ方向に移動可能であり、こうして試
料台22を動かすことにより、試料23の交換を容易に行な
うことができる。
【００２５】次に、図３を参照して本発明の第２実施例
について説明する。なお図３において、図１中の要素と
同等の要素には同番号を付し、それらについての重複し
た説明は省略する。
について説明する。なお図３において、図１中の要素と
同等の要素には同番号を付し、それらについての重複し
た説明は省略する。
【００２６】この図３は、第２実施例の走査型顕微鏡の
光学系の部分を示すものであり、図示されていないその
他の部分は、基本的に第１実施例におけるのと同様に形
成される。この第２実施例の走査型顕微鏡は、第１実施
例の走査型顕微鏡と比べると、ピンホール板26が省かれ
てその代わりに、受光光学系21の対物レンズ19の後側焦
点面Ｆ’に小円板状のビームトラップ28が配設されてい
る点が異なる。このビームトラップ28の径は、照明光11
が試料23を透過する際の最大ビーム径をｄ’として、
ｄ’なる値に設定されている。
光学系の部分を示すものであり、図示されていないその
他の部分は、基本的に第１実施例におけるのと同様に形
成される。この第２実施例の走査型顕微鏡は、第１実施
例の走査型顕微鏡と比べると、ピンホール板26が省かれ
てその代わりに、受光光学系21の対物レンズ19の後側焦
点面Ｆ’に小円板状のビームトラップ28が配設されてい
る点が異なる。このビームトラップ28の径は、照明光11
が試料23を透過する際の最大ビーム径をｄ’として、
ｄ’なる値に設定されている。
【００２７】上記の後側焦点面Ｆ’には、平面波状態の
照明光11によって照射された収束位置Ｆの試料部分の回
折像と、球面波状態の照明光11によって照射された収束
位置Ｆ以外の試料部分の実像とが生じる。ビームトラッ
プ28はこの実像をカットする。またそれとともに、上記
回折像のうち０次の回折像もカットされるが、ビームト
ラップ28よりも外側に生じる１次以上の回折像はカット
されない。収束位置Ｆの試料部分の情報は主に高次の回
折像に含まれるので、この高次の回折像がカットされな
ければ、顕微鏡像観察の上で特に問題はない。
照明光11によって照射された収束位置Ｆの試料部分の回
折像と、球面波状態の照明光11によって照射された収束
位置Ｆ以外の試料部分の実像とが生じる。ビームトラッ
プ28はこの実像をカットする。またそれとともに、上記
回折像のうち０次の回折像もカットされるが、ビームト
ラップ28よりも外側に生じる１次以上の回折像はカット
されない。収束位置Ｆの試料部分の情報は主に高次の回
折像に含まれるので、この高次の回折像がカットされな
ければ、顕微鏡像観察の上で特に問題はない。
【００２８】なお、上記のようなビームトラップ28を設
ける場合に、第１実施例において使用されているピンホ
ール板26を併せて設けても構わない。
ける場合に、第１実施例において使用されているピンホ
ール板26を併せて設けても構わない。
【００２９】また、試料台22を移動させることによって
照明光光点の副走査を行なう代わりに、移動台15を移動
させることによってこの副走査を行なうようにしてもよ
い。また移動台15や試料台22の移動は、積層ピエゾ素子
を利用して行なう他、例えば音叉、ボイスコイルあるい
は超音波による固体の固有振動を利用した走査方式等を
用いて行なうことも可能である。
照明光光点の副走査を行なう代わりに、移動台15を移動
させることによってこの副走査を行なうようにしてもよ
い。また移動台15や試料台22の移動は、積層ピエゾ素子
を利用して行なう他、例えば音叉、ボイスコイルあるい
は超音波による固体の固有振動を利用した走査方式等を
用いて行なうことも可能である。
【００３０】また、以上説明した２つの実施例において
は、点像Ｑの移動範囲に亘る大きさの受光面を有する光
検出器27が用いられているが、最小限点像Ｑを検出でき
るだけの大きさの受光面を有する２次元光検出器を用
い、それを光学系18、21とともに移動台15に搭載するよ
うにしてもよい。さらには、点像Ｑを光電検出する光検
出器27に代えて、この点像Ｑ内の明るさの分布を表示で
きるだけの解像力を備えた蛍光板等を利用して、そこに
顕微鏡像を直接表示させるようにしてもよい。
は、点像Ｑの移動範囲に亘る大きさの受光面を有する光
検出器27が用いられているが、最小限点像Ｑを検出でき
るだけの大きさの受光面を有する２次元光検出器を用
い、それを光学系18、21とともに移動台15に搭載するよ
うにしてもよい。さらには、点像Ｑを光電検出する光検
出器27に代えて、この点像Ｑ内の明るさの分布を表示で
きるだけの解像力を備えた蛍光板等を利用して、そこに
顕微鏡像を直接表示させるようにしてもよい。
【図１】本発明の第１実施例による走査型顕微鏡の光学
系部分を示す概略側面図
系部分を示す概略側面図
【図２】上記第１実施例の走査型顕微鏡の全体構成を示
す概略側面図
す概略側面図
【図３】本発明の第２実施例による走査型顕微鏡の光学
系部分を示す概略側面図
系部分を示す概略側面図
【図４】従来の走査型顕微鏡の光学系部分を示す概略側
面図
面図
10 単色光レーザ
11 照明光
11’ 透過光
14 偏波面保存光ファイバー
15 移動台
16 コリメーターレンズ
17、19 対物レンズ
18 送光光学系
21 受光光学系
22 試料台
23 試料
26 ピンホール板
27 光検出器
28 ビームトラップ
32 架台
33、47、49 積層ピエゾ素子
34、48、50 ピエゾ素子駆動回路
35 制御回路
Claims (2)
- 【請求項１】 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、 前記試料を透過した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、 前記光点を試料上で走査させる走査手段とを備えた走査
型顕微鏡において、 前記送光光学系の対物レンズとして、受光光学系の対物
レンズよりも開口数の小さいものが用いられ、 前記受光光学系による透過光収束位置に、この位置に生
じる実像および０次の回折像のみを通過させて、１次以
上の回折像はカットする絞りが配設され、 前記光検出器として、前記点像を複数に画素分割してそ
れぞれの画素の明るさを検出するものが用いられている
ことを特徴とする走査型顕微鏡。 - 【請求項２】 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、 前記試料を透過した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、 前記光点を試料上で走査させる走査手段とを備えた走査
型顕微鏡において、 前記送光光学系の対物レンズとして、受光光学系の対物
レンズよりも開口数の小さいものが用いられ、 前記受光光学系により試料の照明光収束位置の回折像が
生じる位置に、この位置に生じる実像および０次の回折
像をカットして、１次以上の回折像のみを通過させるビ
ームトラップが配設され、 前記光検出器として、前記点像を複数に画素分割してそ
れぞれの明るさを検出するものが用いられていることを
特徴とする走査型顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17832991A JPH0527179A (ja) | 1991-07-18 | 1991-07-18 | 走査型顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17832991A JPH0527179A (ja) | 1991-07-18 | 1991-07-18 | 走査型顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0527179A true JPH0527179A (ja) | 1993-02-05 |
Family
ID=16046590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17832991A Withdrawn JPH0527179A (ja) | 1991-07-18 | 1991-07-18 | 走査型顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0527179A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004086116A1 (ja) * | 2003-03-27 | 2004-10-07 | Effector Cell Institute Inc. | 観察器具及びそれを用いた観察方法 |
| WO2012026379A1 (ja) * | 2010-08-25 | 2012-03-01 | 株式会社ニコン | 顕微鏡光学系及び顕微鏡システム |
-
1991
- 1991-07-18 JP JP17832991A patent/JPH0527179A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004086116A1 (ja) * | 2003-03-27 | 2004-10-07 | Effector Cell Institute Inc. | 観察器具及びそれを用いた観察方法 |
| KR100705530B1 (ko) * | 2003-03-27 | 2007-04-09 | 주식회사 에펙타 세포연구소 | 관찰 기구 및 그것을 이용한 관찰 방법 |
| WO2012026379A1 (ja) * | 2010-08-25 | 2012-03-01 | 株式会社ニコン | 顕微鏡光学系及び顕微鏡システム |
| US9001420B2 (en) | 2010-08-25 | 2015-04-07 | Nikon Corporation | Microscope optical system and microscope system |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981008 |