JPH0743372A - 蛍光走査型プローブ顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】蛍光顕微鏡と走査プローブ顕微鏡を一体化し、
プローブと測定試料の位置合わせが容易にできるように
蛍光観察像内のプローブの位置特定が行なえ、任意の蛍
光色素のＳＰＭにより測定が可能な蛍光顕微鏡と走査型
プローブ顕微鏡を一体化した顕微鏡を得ることにある。 【構成】対物レンズ６のワーキングディスタンス内にカ
ンチレバー３と測定試料４を設けた蛍光顕微鏡におい
て、分光特性の異なる２種類の光を、カンチレバー３お
よび測定試料４にそれぞれ照射する照射機構を設け、こ
れにより測定試料４と前記カンチレバー３が両方観察で
きることを特徴とした蛍光走査型プローブ顕微鏡。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は蛍光顕微鏡と走査プロー
ブ顕微鏡（ＳＰＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｐｒ０ｂｅ Ｍ
ｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を一体化した蛍光走査型プローブ
顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＢｉｎｎｉｇとＲｏｈｒｅｒらにより発
明された走査トンネン顕微鏡（ＳＴＭ；Ｓｃａｎｎｉｎ
ｇ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）にお
けるサーボ技術を始めとする要素技術を利用しながら、
ＳＴＭでは測定し難かった絶縁性の試料を原子オーダー
の精度で観察することのできる顕微鏡として原子間力顕
微鏡（ＡＦＭ；Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏ
ｓｃｏｐｅ）が提案されている（特開昭６２−１３０３
０２号公報：ＩＢＭ、Ｇ．ビニッヒ、サンプル表面の像
を形成する方法及び装置）。

【０００３】ＡＦＭの構造はＳＴＭに類似しており、走
査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）の一つとして位置づけら
れる。ＡＦＭでは、自由端に鋭い突起部分（探針部）を
持つカンチレバーを試料に対向・近接してあり、探針の
先端の原子と試料原子との間に働く相互作用力により、
変位するカンチレバーの動きを電気的あるいは光学的に
とらえて測定しつつ、試料をＸＹ方向に走査し、カンチ
レバーの探針部との位置関係を相対的に変化させること
によって、試料の凹凸情報などを三次元的にとらえるこ
とができる。

【０００４】図８は特開平３−１０２２０９号公報に示
された従来のＡＦＭの概略構成を示す図であり、これは
臨界角方式の光学式変位センサーを用いてカンチレバー
９０３の変位を測定してＡＦＭ測定を行っている。この
光学式変位センサーは、対物レンズ９０６、ダイクロイ
ックミラー９０７、四分の一波長板９０８、偏光ビーム
スプリッタ９０９、臨界角プリズム９１２、２分割フォ
トディテクタ９１３ａおよび９１３ｂ、半導体レーザ９
１０、コリメータレンズ９１１、差動増幅器９１４より
なっており、カンチレバー９０３が図中で上下方向に変
位した時、２分割フォトディテクタ９１３ａおよび９１
３ｂへ入射する光の光量のバランスが変化するのを捕ら
えて、差動増幅器９１４でその差を演算してエラー信号
として出力する。

【０００５】この差動増幅器９１４から出力されたエラ
ー信号は、サーボコントロール回路９１５に入力され、
サーボコントロール回路９１５は、カンチレバー９０３
が測定試料９０４の凹凸形状を捕らえて変位する時、そ
の変位あるいは反りが一定になるように、スキャナドラ
イバー９１８、さらには圧電体スキャナ９０１をコント
ロールする。即ち、変位センサーや圧電体スキャナを含
む閉ループを構成する。なお、測定試料９０４は図では
測定試料固定台９３０に固定されている。

【０００６】圧電体スキャナ９０１のＸＹ方向の走査
は、コンピュータ９１６からの信号に基づき行なわれ、
スキャナドライバー９１８を介して圧電体スキャナ９０
１に所定の電圧が印加される。

【０００７】一方、サーボコントロール回路９１５に入
ったエラー信号は、ＡＦＭ像を構成するためコンピュー
タ９１６に取り込まれ、コンピュータ９１６内で発生し
たＸＹ方向の走査信号と共に処理されて、モニター９１
７上に表示される。

【０００８】また、図８に示すＡＦＭはカンチレバー９
０３や、圧電体スキャナ９０１の上に載せた測定試料９
０４の位置関係や表面状態の光学顕微鏡像を観察できる
ように、所謂、光学顕微鏡一体型ＡＦＭとして構成され
ている。光学顕微鏡は、臨界角方式の光学式変位センサ
ーの対物レンズ９０６を光学顕微鏡の対物レンズとして
共用し、照明光源ランプ９２０、照明調光回路９２１、
レンズ９２３、ハーフミラー９２４、接眼レンズ９２
５、ＣＣＤ固体撮像素子９２６、ＣＣＤコントロールユ
ニット９２７、テレビモニター９２８より構成されてい
る。

【０００９】図８のテレビモニター９２８には測定試料
の一部をカンチレバー９２９が覆っている光学顕微鏡像
を示してあり、カンチレバー９０３が表示されていない
モニター９１７のＡＦＭの像とに差があることがわか
る。

【００１０】この様なＡＦＭは、原子サイズレベルの測
定の他、半導体のパターン検査装置としても使えること
から、近年、注目されている。また、従来より、生体観
察等において蛍光顕微鏡が使用されてきた。

【００１１】蛍光顕微鏡は、通常の光学顕微鏡の観察と
は異なり、蛍光を発するもの、または場所のみを選択的
に観察することができる顕微鏡である。特に、生体観察
の場合、蛍光色素等の染色によって、目的の物質のみを
検出することが可能になるので、一般的に用いられてい
る。

【００１２】蛍光顕微鏡には、その構成により、透過型
蛍光顕微鏡、落射型蛍光顕微鏡等があるが、以下に落射
型蛍光顕微鏡について説明する。落射型蛍光顕微鏡につ
いて図９を参照して説明する。図９（ａ）の概略構成図
に示すように、光源ランプ２０１から出た光はコレクタ
ーレンズ２０２により集められ平行光束となる。次に励
起フィルター２０３、または補助励起フィルター２０４
を加えて、蛍光に必要な波長のみの励起光を抽出する。

【００１３】抽出された励起光は、ダイクロイックミラ
ー２０５によって上部より対物レンズ２０６に入射さ
せ、試料２０７に対して効率の良い照明を行う。この励
起光により試料２０７から発した蛍光は反射光（励起
光）と供に対物レンズ２０６を介してダイクロイックミ
ラー２０５に達する。ダイクロイックミラー２０５で蛍
光が透過され、接眼レンズ２１０を通して蛍光像が観察
される。蛍光顕微鏡に使用されるダイクロイックミラー
２０５の分光特性は、図９（ｂ）に示すように短波長を
反射し、長波長を透過する。

【００１４】しかしながら、実際は反射光（励起光）と
透過光（蛍光）のクロスオーバーがあるので、接眼レン
ズ２１０とダイクロイックミラー２０５の間に吸収フィ
ルター２０８、または補助吸収フィルター２０９を加え
ることで、良い像のコントラストが得られる。

【００１５】ところが、従来の蛍光顕微鏡では、蛍光を
発する蛍光色素の存在は観察できるが、その表面形状を
測定する手段がなかった。そこで最近、倒立型蛍光顕微
鏡を組み合わせたＡＦＭがＣ．Ａ．Ｊ．Ｐｕｔｍａｎら
により提案されている。このＡＦＭは、例えばＣ．Ａ．
Ｊ．Ｐｕｔｍａｎ、Ｋ．Ｏ．ｖａｎ ｄｅｒ Ｗｅｒ
ｆ，Ｂ．Ｇ．ｄｅ Ｇｒｏｏｔｈ，Ｎ．Ｆ．ｖａｎ Ｈ
ｕｌｓｔ，Ｆ．Ｂ．Ｓｅｇｅｒｉｎｋ ａｎｄ Ｊ．Ｇ
ｒｅｖｒ，Ａｔｏｍｉｃ ｆｏｒｃｅ ｍｉｃｒｏｓｃ
ｏｐｅ ｆｅａｔｕｒｉｎｇ ａｎ ｉｎｔｅｇｒａｔ
ｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ．；Ｕｌ
ｔｒａｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ．（４２−４４）１５４９
１９９２ に開示されている。このように、生体・バ
イオ等を研究している方面で蛍光観察とＡＦＭによる測
定が行なえる技術の利用が検討されている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】蛍光顕微鏡と走査型プ
ローブ顕微鏡を一体化した場合、プローブは蛍光色素を
持っていないため、プローブから蛍光は発光せず、蛍光
観察像内でプローブの位置が分からなかった。このた
め、プローブと測定試料の位置合わせが行なえず、蛍光
観察像内のどの位置を走査型プローブ顕微鏡が測定して
いるのか分からなかった。

【００１７】従って、本発明の目的は、プローブと測定
試料の位置合わせが容易にできるように蛍光観察像内の
プローブの位置特定が行なえ、任意の蛍光色素のＳＰＭ
により測定が可能な蛍光顕微鏡と走査型プローブ顕微鏡
を一体化した蛍光走査型プローブ顕微鏡を提供すること
である。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１に対応する発明によれば、蛍光顕微鏡と走
査プローブ顕微鏡を一体化し、対物レンズのワーキング
ディスタンス内にプローブと測定試料を設けた蛍光顕微
鏡において、分光特性の異なる２種類の光を、前記プロ
ーブおよび前記試料にそれぞれ照射する照射機構を設
け、これにより前記試料と前記プローブが両方観察でき
ることを特徴とした蛍光走査型プローブ顕微鏡である。

【００１９】

【作用】請求項１に対応する発明によれば、試料とプロ
ーブの位置合わせが容易に行なえ、蛍光色素の観察とそ
の蛍光色素のＳＰＭによる測定が容易に行なえる。

【００２０】

【実施例】

＜第１実施例＞以下、本発明の実施例について図面を参
照して説明する。図１は本発明の蛍光走査型プローブ顕
微鏡の第１実施例を示す概略構成図である。本発明の蛍
光走査型プローブ顕微鏡は、シャッター２２と３２によ
り、照明用光源２０と励起用光源３０が切り替えられる
ように構成し、これにより光学観察と蛍光観察がそれぞ
れ行なえるようになっている。

【００２１】以下に、測定試料４とプローブの位置合わ
せの手順に沿って本発明の蛍光走査型プローブ顕微鏡の
構成を説明する。カンチレバー３や圧電スキャナー（チ
ューブスキャナ）１の上に載せた測定試料４の蛍光像を
観察する光学顕微鏡は、照明用光源２０、励起用光源３
０、コレクターレンズ２１，３１、シャッター２２，３
２、光源用ハーフミラー１５、励起フィルター１６、ハ
ーフミラー１７、ダイクロイックミラー１８、対物レン
ズ６、吸収フィルター１９、接眼レンズ２５、ＣＣＤ固
体撮像素子２６、ＣＣＤコントロールユニット２７、テ
レビモニター２８より構成されている。

【００２２】このような構成のものにおいて、プローブ
を構成するカンチレバー３の観察は、以下のように行
う。すなわち、励起用光源３０側のシャッター３２を閉
めて、励起フィルター１６および吸収フィルター１９を
外し、シャッター２２を開く。すると、照明用光源２０
からの光束がコレクターレンズ２１により平行光束とな
り、ハーフミラー１７によりカンチレバー３に照明光が
落射される。この落射照明光によるカンチレバー３の観
察像は、図１に示す十字のカーソル２９とともに、テレ
ビモニター２８上に映し出される。このカーソル２９
は、ＣＣＤコントロールユニット２７に接続されている
スーパーインポーザー３５により、テレビモニター２８
上に表示され、カーソルアジャスタ３６を使ってテレビ
モニター２８に映し出されたカンチレバー３の探針にカ
ーソル２９を合わせる。

【００２３】次に、測定試料４の蛍光観察を行なうに
は、以下のように行う。すなわち、蛍光観察は、照明用
光源２０側のシャッター２２を閉めて、励起フィルター
１６および吸収フィルター１９を挿入し、ハーフミラー
１７の位置とダイクロイックミラー１８の位置と置き換
え、さらに励起用光源３０側のシャッタ３２を開く。

【００２４】このようにすることにより、励起用光源３
０からの光束は、コレクターレンズ３１により平行光束
にされ、ダイクロイックミラー１８により測定試料４に
励起光が落射される。この励起光を受けた測定試料４
は、蛍光を発し、その蛍光像は、テレビモニター２８に
映し出される。このとき、カンチレバー３自体は蛍光を
発しないので、テレビモニター２８には、蛍光観察像と
カンチレバー３の探針の位置を示すカーソル２９が表示
される。カーソル２９は、カンチレバー３の探針の位置
に置き換えているので、測定したい蛍光色素のある場所
をカーソル２９に合わせ、カンチレバー３と測定試料４
の位置合わせを行なう。

【００２５】図１の実施例において、ＡＦＭによる測定
を行う場合には、図８で示すＡＦＭと同様に臨界角方式
の光学式変位センサーを用いてカンチレバー３の変位を
測定する。ＡＦＭは、光学顕微鏡の対物レンズ６を臨界
角方式の光学式変位センサーの対物レンズとして共用
し、対物レンズ６、ダイクロイックミラー７、四分の一
波長板８、偏光ビームスプリッタ９、臨界角プリズム１
２、２分割フォトディテクタ１３ａおよび１３ｂ、半導
体レーザ１０、コリメータレンズ１１、差動増幅器１４
より構成される光学的変位センサーと、対物レンズ６の
ワーキングディスタンス内に配置されたカンチレバー３
と試料台２上の測定試料４を走査する圧電体スキャナー
１から構成されている。

【００２６】図１の実施例の蛍光走査型プローブ顕微鏡
は、照明用光源２０による光学観察の際に、テレビモニ
ター２８上でカンチレバー３の位置をカーソル２９で置
き換えているため、蛍光観察像内において、蛍光を発す
る任意の蛍光色素を持つもの例えば染色体などの所に容
易にカンチレバー３を合わせることができる。従って、
任意の蛍光色素のＡＦＭ測定が容易にできる。

【００２７】加えて、本実施例は、光学観察に正立型顕
微鏡を用いているので、試料基板や試料台が不透明であ
っても、試料台や試料基板が不透明であっても蛍光観察
ができ、また高分解能のＳＰＭによる測定や高速走査が
行なえる。

【００２８】なお、臨界角方式の光学式変位センサーに
使用されるダイクロイックミラー７の分光特性は図６に
示すように蛍光顕微鏡用ダイクロイックミラー（図９
（ｂ）参照）とは異なり、７７０ｎｍ〜７９０ｎｍの波
長帯の光のみを反射するため、通常の可視光での蛍光観
察では問題ない。

【００２９】しかしながら本実施例の蛍光走査型プロー
ブ顕微鏡では、蛍光観察をＣＣＤ固体撮像素子２６を介
したテレビモニター２８に投影しているため、７７０ｎ
ｍ以上の波長の蛍光の観察を行なうため、蛍光観察の際
にダイクロイックミラー７をハーフミラーに置き換えて
もよい。

【００３０】また、光源を励起用光源３０のみにしても
よい。すなわち、励起用光源３０を照明光として用いる
ときには、フィルター１６および１９を外し、ダイクロ
イックミラー１８をハーフミラー１７に変える。また、
蛍光観察を行うときには、フィルター１６および１９を
挿入し、ハーフミラー１７をダイクロイックミラー１８
に交換する。このようにして１つの光源で光学観察と蛍
光観察を行うことができる。

【００３１】＜第２実施例＞図２は本発明の蛍光走査型
プローブ顕微鏡の第２実施例を示す概略構成図である。
ＡＦＭ測定は、図１の実施例と同様に臨界角方式の光学
式変位センサーを用いてカンチレバーの変位を測定して
行なっている。

【００３２】図２に示すように、本実施例の蛍光走査型
プローブ顕微鏡には、鏡筒にカンチレバー用光源３９と
励起用光源３０を設けている。カンチレバー用光源３９
から発する光は、ダイクロイックミラー１８や吸収フィ
ルター１９によって遮られない波長帯の光を用いる。例
えば、Ｇ励起で蛍光観察を行う場合、ダイクロイックミ
ラー１８と吸収フィルター１９を合わせた分光特性は図
７に示すようになっているので、約６００ｎｍ以上の波
長の光を発する光源を使用する。Ｇ励起以外で蛍光観察
をする場合であっても、ダイクロイックミラー１８と吸
収フィルター１９を合わせた分光特性からみて、透過す
る波長の光を使用すれば良い。

【００３３】従って第２実施例では、臨界角方式の光学
式変位センサー用ダイクロイックミラー７の分光特性
（図６参照）と合わせて、カンチレバー用光源３９に
は、６００〜７００ｎｍの波長帯の赤色光を用いる。カ
ンチレバー用光源３９から発せられた赤色光は、コレク
タレンズ４１、シャッタ３２ｂを介して鏡筒内のハーフ
ミラー１７よりカンチレバー３に当てるようになってい
る。赤色光は、前述したようにダイクロイックミラー１
８や吸収フィルター１９で遮られないので、カンチレバ
ー３の反射光が接眼レンズ２５を通してＣＣＤ固体撮像
素子２６に入射し、ＣＣＤコントロールユニット２７を
介してテレビモニター２８にカンチレバー像が映し出さ
れる。

【００３４】励起光源３０とカンチレバー用光源３９に
はそれぞれシャッター３２ａ，３２ｂが設けてあり、こ
れらのシャッター３２ａ，３２ｂはシャッター制御回路
４２により起動され、テレビモニター２８にカンチレバ
ー３を映し出したり、測定試料４の蛍光像を映し出した
りできるようなっている。

【００３５】シャッター３２ａ，３２ｂの切り替えによ
り蛍光像とカンチレバー像が交互に映し出され、これに
合わせて、表面形状を測定したい蛍光色素上にカンチレ
バー３を位置決めした後にＡＦＭ測定を行なう。

【００３６】赤色光によるカンチレバー像と励起光によ
る蛍光像がテレビモニター２８を随時映し出せるため、
容易にカンチレバー３と測定試料４の位置決めが行なえ
る。以上により測定試料４の蛍光観察と、任意の蛍光色
素のＡＦＭによる測定が容易に行える。

【００３７】但し、カンチレバー用光源３９から発する
光は、前述したように、ダイクロイックミラーや吸収フ
ィルターを透過する波長の光であれば赤色光に限らな
い。 ＜第３実施例＞図３は本発明の蛍光走査型プローブ顕微
鏡の第３実施例を示す概略構成図である。これは、ＳＰ
Ｍによる測定を集積型ＳＰＭセンサー６０で行なうよう
にしたもので、全体の構成としては、図９で示した落射
型蛍光顕微鏡に、ＳＰＭ測定用の集積型ＳＰＭセンサー
６０、測定試料４、試料台２、圧電体スキャナー（チュ
ーブスキャナ）１、レンズ５１、プローブ用光源５０が
設けられている。ＳＰＭ測定用の集積型ＳＰＭセンサー
６０と測定試料４は、対物レンズ６のワーキングディス
タンス内に配置されている。

【００３８】ここで、集積型ＳＰＭセンサー６０とは、
カンチレバー自体に変位を測定できる機能を付加した集
積型ＡＦＭセンサー等の総称であり、これは例えばＰＣ
Ｔ／ＵＳ９１／０９７５９：Ａｌｂｒｅｃｈｔ．Ｔｈｏ
ｍａｓ，Ｔｏｒｔｏｎｅｓｅ．Ｍａｒｃｏ，Ｂａｒｒｅ
ｔｔ．Ｒｏｂｅｎｔに開示されている。集積型ＡＦＭセ
ンサーは、レバー部にピエゾ抵抗層が形成されており、
歪みによるピエゾ抵抗層の抵抗値の変化をカンチレバー
の変位の変化として、ＡＦＭ測定を行なうものである。

【００３９】プローブ用光源５０は、ダイクロイックミ
ラー１８や吸収フィルター１９を透過する赤色光を発す
る。赤色光の入射角は、対物レンズ６の開口数（ＮＡ）
にあわせて測定試料４の表面からの正反射光が対物レン
ズ６に入らない角度にしてある。

【００４０】このため、テレビモニター２８には、蛍光
観察像内に、測定試料４面に対して傾斜させたプローブ
の正反射または端部で乱反射された赤色の集積型ＳＰＭ
センサー６０が映し出される。

【００４１】蛍光像に対し集積型ＳＰＭセンサー６０の
レバー像が赤色でテレビモニターに映し出されるので、
集積型ＳＰＭセンサー６０の位置決めが容易にできる。
また、ＳＰＭ測定を集積型ＳＰＭセンサーで行うため、
従来の正立型の落射型蛍光顕微鏡がそのまま使用でき
る。

【００４２】尚、蛍光像とレバー像は、ＣＣＤ固体撮像
素子２６を介してテレビモニター２８に映し出されるた
め、カンチレバー用光源５０から発する光はダイクロイ
ックミラー１８や吸収フィルター１９を透過し、測定試
料４から発する蛍光と異なる単一波長光であれば良く、
６００〜９００ｎｍの波長帯域内であればなんでもよ
い。

【００４３】＜第４実施例＞図４は本発明の蛍光走査型
プローブ顕微鏡の第４実施例を示す概略図であり、これ
は図２の実施例のカンチレバー３とカンチレバー変位測
定系を集積型ＳＰＭセンサー６０に置き換えたものであ
る。

【００４４】このため、カンチレバーの位置決めが容易
にでき、カンチレバーの変位測定系が鏡筒に設けられて
いない分、顕微鏡が小さくなりメカ的振動が小さくな
り、より高分解能のＳＰＭ測定が可能になる。

【００４５】＜第５実施例＞図５は本発明の蛍光走査型
プローブ顕微鏡の第５実施例を示す概略構成図であり、
これは倒立型蛍光顕微鏡と走査型プローブ顕微鏡を一体
化したものである。

【００４６】倒立顕微鏡による光学観察は圧電スキャナ
ー１の穴を通して行う。カンチレバー３や圧電スキャナ
ー１の上に載せた測定試料４の一般光学像や蛍光像を観
察する倒立顕微鏡は、照明用光源４０、励起用光源３
０、コレクターレンズ４１，３１、シャッター４２，３
２、光源用ハーフミラー１５、励起フィルター１６、ハ
ーフミラー１７、ダイクロイックミラー８、コンデンサ
ーレンズ７６、吸収フィルター１９、ミラー７１、接眼
レンズ２５、ＣＣＤ固体撮像素子２６、ＣＣＤコントロ
ールユニット２７、テレビモニター２８より構成されて
いる。

【００４７】カンチレバー３の観察は、励起光源側のシ
ャッター３２を閉めて、励起フィルター１６、吸収フィ
ルター１９を外し、照明用光源４０からの平行光をハー
フミラー１７で圧電スキャナー１の穴を通して、試料台
８０の中央に設けられたコンデンサーレンズ７６からカ
ンチレバー３に照明光を落射して行う。この時、測定試
料４の試料基板は透明で、試料台８０は光路となる部分
に穴が形成されており、コンデンサーレンズ７６の上下
で光を遮るものはないようにしてある。

【００４８】照明光によるカンチレバー３の観察像は図
５に示す十字のカーソル２９とともにテレビモニター２
８上に映し出される。このカーソル２９は、ＣＣＤコン
トロールユニット２７に接続されているスーパーインポ
ーザー３５により、テレビモニター２８上に表示され、
カーソルアジャスタ３６を使ってテレビモニター２８に
映し出されたカンチレバー３の探針にカーソル２９を合
わせる。

【００４９】次に、測定試料４の蛍光観察を行なう。蛍
光観察は、照明光源側のシャッター４２を閉めて、励起
フィルター１６、吸収フィルター１９を挿入し、ハーフ
ミラー１７をダイクロイックミラー８と置き換えて測定
試料４に励起光を落射して行う。励起光を受けた測定試
料４は、蛍光を発し、その蛍光像は、テレビモニター２
８に映し出される。このとき、カンチレバー３自体は蛍
光を発しないので、テレビモニター２８には、蛍光観察
像とカンチレバー３の探針の位置を示すカーソル２９が
表示されている。カーソル２９は、カンチレバー３の探
針の位置を置き換えているので、測定したい蛍光色素の
ある場所をカーソル２９に合わせ、カンチレバー３と測
定試料４の位置合わせを行なう。

【００５０】ＡＦＭ測定は、図５に示すように、光てこ
方式の変位検出系を用いて行う。ＡＭＦは、半導体レー
ザ６９、レンズ７０、２分割フォトディテクタ７３ａお
よび７３ｂ、差動増幅器７４より構成される光てこ方式
の変位センサーと、コンデンサーレンズ７６のワーキン
グディスタンス内に配置されたカンチレバー３と試料台
８０上の測定試料４を走査する圧電体スキャナー１から
構成されている。

【００５１】図５の実施例の蛍光走査型プローブ顕微鏡
は、照明用光源による光学観察の際に、テレビモニター
２８上でカンチレバー３の位置をカーソルで置き換えて
いるため、蛍光観察像内において、蛍光を発する任意の
蛍光色素を持つもの例えば染色体などの所に容易にカン
チレバー３を合わせることができる。従って、任意の蛍
光色素のＡＦＭ測定が容易にできる。

【００５２】なお、光源を励起用光源３０のみにして、
励起フィルター１６、吸収フィルター１９の出し入れと
ダイクロイックミラー８とハーフミラー１７の取り替え
によりカンチレバー３と測定試料４に入射する光を照明
光と励起光に操作し光学観察と蛍光観察が行なえるよう
にしてもよい。

【００５３】

【発明の効果】本発明の蛍光走査型プローブ顕微鏡は、
分光特性の異なる２種類の光を試料とプローブに照射
し、試料とプローブが両方観察できるため、試料とプロ
ーブの位置合わせが容易に行なえ、蛍光色素の観察とそ
の蛍光色素のＳＰＭ測定が容易に行なえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蛍光走査型プローブ顕微鏡の第１実施
例の概略構成図。

【図２】本発明の蛍光走査型プローブ顕微鏡の第２実施
例の概略構成図。

【図３】本発明の蛍光走査型プローブ顕微鏡の第３実施
例の概略構成図。

【図４】本発明の蛍光走査型プローブ顕微鏡の第４実施
例の概略構成図。

【図５】本発明の蛍光走査型プローブ顕微鏡の第５実施
例の概略構成図。

【図６】臨界角方式の光学変位センサー用ダイクロイッ
クミラーの分光特性図。

【図７】Ｇ励起で蛍光観察を行う場合のダイクロイック
ミラーと吸収フィルターを合わせた分光特性図。

【図８】従来の光学顕微鏡の一体型原子間力顕微鏡の構
成図。

【図９】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ落射型蛍光顕微
鏡の一例を示す構成図および蛍光顕微鏡用ダイクロイッ
クミラーの分光特性図。

【符号の説明】

１…圧電スキャナー、２…測定試料固定台、３…カンチ
レバー、４…測定試料、６…対物レンズ、７…ダイクロ
イックミラー、８…四分の一波長板、９…偏光ビームス
プリッタ、１０…半導体レーザ、１１…コリメータレン
ズ、１２…臨界角プリズム、１３ａ，１３ｂ…２分割フ
ォトディテクタ、１４…差動増幅器、１５…光源用ハー
フミラー、１６…励起フィルター、１７…ハーフミラ
ー、１８…ダイクロイックミラー、１９…吸収フィルタ
ー、２０…照明用光源、２１，３１…コレクターレン
ズ、２２，３２，３２ａ，３２ｂ…シャッター、２５…
接眼レンズ、２６…ＣＣＤ固体撮像素子、２７…ＣＣＤ
コントロールユニット、２８…テレビモニター、２９…
カーソル、３０…励起用光源、３５…スーパーインポー
ザー、３６…カーソルアジャスタ、４２…シャッター制
御回路、４８…カンチレバー用光源、５０…プローブ用
光源、５１…レンズ、６０…集積型ＳＰＭセンサー、６
９…半導体レーザ、７０…レンズ、７１…ミラー、７３
ａ，７３ｂ…２分割フォトディテクタ、７４…差動増幅
器、７６…コンデンサレンズ、８０…試料台。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松山 克宏 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 戸田 明敏 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 近藤 聖二 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蛍光顕微鏡と走査プローブ顕微鏡を一体
   化し、対物レンズのワーキングディスタンス内にプロー
   ブと試料を設けた蛍光顕微鏡において、 分光特性の異なる２種類の光を前記プローブおよび前記
   試料にそれぞれ照射する照射機構を設け、これにより前
   記試料と前記プローブが両方観察できることを特徴とし
   た蛍光走査型プローブ顕微鏡。