JPH08136815A - 共焦点走査型光学顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】簡易な構成でありながら、高分解能の観察から
試料の斜面の観察等のような受光量の小さい状態での観
察までを可能にすること。 【構成】光源 2から出射された光を対物レンズ 7を介し
て試料 9に集光すると共に、試料に集光した光と試料を
相対的に２次元走査し、試料からの光を光検出器12によ
り検出して画像データを得る共焦点走査型光学顕微鏡に
おいて、前記光検出器12はその受光面上に生成された光
スポットよりも小さい複数の受光領域12a〜12d を有す
る構成とすると共に、前記光検出器の受光領域は、中央
に微少な円領域を持ち、その外周に複数の受光領域を同
心円状に配置した構成とし、また、前記光検出器の各受
光領域から発生する検出出力を選択的に加算して取り出
すための選択手段33を備える構成とすることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は試料に対して点光源を走
査して画像を観察する走査型光学顕微鏡に関するもので
あり、特に光検出器の改良を図った共焦点走査型光学顕
微鏡に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光学顕微鏡は、ステージ上に載置したプ
レパラート上の試料を、対物レンズで拡大して観察する
構造であり、一般に、試料の照明はランプなどの光源か
らの光をコンデンサレンズを用いて試料の観察領域全体
に、均等になるようにしてあてる構造を採用していた。

【０００３】しかしながら、照明系としてこのような構
造を採用した場合、フレア等の問題があり、また、低コ
ントラストの試料を観察するにあたっては大変見ずらい
と云う問題があり、これを改善するものとして点状光投
射型（スポット光投射型）の光学顕微鏡が提案された。
この光学顕微鏡は点光源によって観察試料を点状に照射
し、これにより観察試料を透過した光（透過光）を再び
点状に結像し、これをピンホール開口を有する検出器で
検出して像の濃度情報を得るようにしたものである。但
し、これだけでは点状光源が照射された点の濃度しか得
られないので、試料をＸ軸およびＹ軸の方向に移動して
二次元面内で機械的に移動させるＸ‐Ｙ走査方式や光路
をスキャン操作する光学系などを採用し、これらによる
Ｘ‐Ｙ走査に同期してＣＲＴディスプレイなどの画像表
示装置をＸ‐Ｙ走査させながら、前記濃度情報の信号対
応に輝度表示して画像として観察できるようにしてい
る。これは一種の走査型光学顕微鏡である。

【０００４】ところで、試料面に対物レンズを介して点
光源を導く光学系と、対物レンズを通して試料面から光
をピンホールを介して検出器に導く光学系とで共焦点の
関係にし、試料における対物レンズの合焦位置の像を検
出器に導くものを共焦点顕微鏡といい、この構成の場
合、焦点から外れる部分の光はピンホールの手前で光路
がピンホールからずれてしまうので、検出できないよう
になり、合焦位置の像のみを得ることができるようにな
る。

【０００５】このように、共焦点顕微鏡は点状光源によ
って観察試料を点状に照明し、この照明された試料から
の透過光または反射光を再び点状に結像させて、ピンホ
ール開口を有する検出器で像の濃度情報を得る顕微鏡で
あるが、その構成例を図６にて説明する。

【０００６】図６（ａ）は従来の共焦点顕微鏡の概略図
であって、点光源４１、ハーフミラー４２、対物レンズ
４３、ピンホール板４５、光検出器４６から構成されて
いる。点光源４１から出た光はハーフミラー４２を通過
して、点光源４１の出射光路上にある収差の良く補正さ
れた対物レンズ４３によって試料４４上に点として結像
され、試料４４を照明する。そして、試料４４で反射し
た光は再び対物レンズ４３を通ってハーフミラー４２で
反射され、集光される。

【０００７】反射光路上の集光位置にはピンホールをこ
こに位置させたピンホール板４５が配置され、このピン
ホール板４５のピンホールを通った光はピンホール板４
５の背面側に設けられた光検出器４６に入射されて検出
されることになる。そして試料４４に照射する点光源４
１の光を、テレビのラスター走査と同じように２次元走
査することによって、試料４４の２次元画像を得ること
ができる。

【０００８】ところで図６（ａ）において、実線で示す
光路の光は、対物レンズ４３の焦点位置に合焦する光で
あり、合焦点を通る面はｆ１である。また、点線で示す
光路の光は、対物レンズ４３の焦点位置からずれた位置
Ａからの光を示しており、この場合、位置Ａを通る面は
ｆ２であるとする。

【０００９】これらのうち、実線で示す光路の光はピン
ホール板４５のピンホール位置上で集光するが、上記位
置Ａからの光はピンホール板４５のピンホール位置上で
は集光しない。従って、上記位置Ａからの光はピンホー
ル板４５におけるピンホールを通過できず、光検出器４
６には到達しない。

【００１０】すなわち、このような光学系では、対物レ
ンズの集光位置、すなわち、合焦位置のみの画像を得る
ことが可能になる。すなわち共焦点光学系は、光軸方向
に分解能をもつ光学系といえる。そのため、図６（ｂ）
に示すように、Ａ，Ｂ，Ｃ異なる高さを持つ試料１４に
ついて、例えば、高さＡの面に合焦位置を持たせた場合
には高さＡの面の像のみが得られ、また、高さＢの面に
合焦位置を持たせた場合には高さＢの面の像のみが得ら
れ、また、高さＣの面に合焦位置を持たせた場合には高
さＣの面の像のみが得られることになる。

【００１１】ここで一般的に、ピンホールの径が小さけ
れば光軸方向の分解能が向上していくという傾向がある
が、ピンホールの径がある程度小さくなると分解能は一
定となる。従って、共焦点顕微鏡においては用いるピン
ホールの径の大きさは分解能が一定になる大きさに設定
される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】共焦点顕微鏡において
は前述のように、最高分解能を得るためにはできるだけ
ピンホールの径を小さくするのが望ましい。しかしなが
ら光の強さは通過させるピンホールの径にも大きく左右
されることから、ピンホールの径を小さくした結果、光
検出器に入射する光量が小さくなり、理論上の分解能は
確保できても実際には画像情報が得られないという問題
がある。また、試料を観察するにあたり、試料の斜面な
どの観察をする場合では、ピンホールの径を小さくする
と斜面の角度によっては観察できる範囲が限られるなど
の問題が起きる。

【００１３】このような場合には分解能を犠牲にしても
画像情報を得ることができるように、ピンホール上にで
きる光スポットの大きさに対応してピンホールの径を可
変できるようにすることが望ましい。ところが、ピンホ
ールを可変するには、光路に対する可変後のピンホール
位置の精密な合わせ込みの作業が必要であり、簡単には
いかない。

【００１４】このような観点から提案された技術とし
て、特開平２−２２１９０９号公報開示の技術がある。
この公報に開示されたものは、ピンホールの大きさを可
変にするかわりに、光検出素子を同心円状の分割ディテ
クタ（検出器）で構成している。そして、それぞれの分
割ディテクタからの出力信号をメモリに記憶させ、この
メモリに記憶させた画像の組合せで分解能を可変にする
といったものである。

【００１５】しかしながら、扱うデータが画像データで
あることから、この公報開示の技術では、各分割ディテ
クタそれぞれの信号を記憶するためには大量の画像メモ
リを用意しなければならないという問題点がある。

【００１６】そこで、この発明の目的とするところは、
大量の画像メモリを必要とする等のシステム構成の肥大
化を抑制できると共に、ピンホール径の可変を行わず
に、ピンホール径の可変を行ったと同様な効果を得るこ
とができるようにした構成簡易な共焦点走査型光学顕微
鏡を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明はつぎのように構成する。すなわち、光源
から出射された光を対物レンズを介して試料に集光する
と共に、前記試料に集光した光と試料を相対的に２次元
走査し、試料からの光を光検出器により検出して画像デ
ータを得る共焦点走査型光学顕微鏡において、前記光検
出器はその受光面上に生成された光スポットよりも小さ
い複数の受光領域を有する構成とすると共に、また、前
記光検出器の各受光領域から発生する信号を選択的に組
み合わせる選択回路を設けて構成したことを特徴として
いる。

【００１８】また、本装置は光源から出射された光を対
物レンズを介して試料に集光すると共に、前記試料に集
光した光と試料を相対的に２次元走査し、試料からの光
を光検出器により検出して画像データを得る共焦点走査
型光学顕微鏡において、前記光検出器はその受光面上に
生成された光スポットよりも小さい複数の受光領域を有
する構成とすると共に、また、前記光検出器の各受光領
域から発生する検出信号を選択的にアナログ演算する回
路とを備えることを特徴としている。

【００１９】また、本装置は光源から出射された光を対
物レンズを介して試料に集光すると共に、前記試料に集
光した光と試料を相対的に２次元走査し、試料からの光
を光検出器により検出して画像データを得る共焦点走査
型光学顕微鏡において、前記光検出器はその受光面上に
生成された光スポットよりも小さい複数の受光領域を有
する構成とすると共に、前記光検出器の受光領域は、中
央に微少な円領域を持ち、その外周に複数の受光領域を
同心円状に配置した構成とし、また、前記光検出器の各
受光領域から発生する検出出力を選択的に取り出すため
の選択手段を備える構成とすることを特徴とする。

【００２０】

【作用】このような構成において、前記光検出器はその
受光面上に生成される光スポットよりも小さい領域に受
光領域は複数分割されており、これら受光領域の出力を
選択的に抽出することができる構成である。

【００２１】この結果、光検出器は受光領域を選択する
ことで、受光面積を変えることができ、高分解能を得る
ための微少受光面積から、光量確保するための大受光面
積まで種々のパターンを選択できる。そして、これは共
焦点走査型光学顕微鏡においてピンホールを用いた場合
に、そのピンホール径を変更することと同じ結果をもた
らし、しかも、ピンホール径を変更する場合のように、
精密な位置合わせ作業を全く必要としない。そのため、
簡易な構成でありながら、高分解能の観察から試料の斜
面の観察等のような受光量の小さい状態での観察が可能
になり、共焦点走査型光学顕微鏡の性能を飛躍的に向上
させることができるようになる。

【００２２】

【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。本装置は、光源から出射された光を試料
に集光する対物レンズと、試料からの光を検出する光検
出器と、前記試料に集光した光と試料を相対的に２次元
走査する走査機構と、前記対物レンズの焦点位置と試料
の位置を相対的に光軸方向に走査する移動機構と、画像
メモリからなる共焦点走査型光学顕微鏡において、前記
光検出器は前記光検出器上に生成された光スポットより
も小さい複数の受光領域で構成されるとともに、各受光
領域から発生する選択的にアナログ演算する回路とを持
つことを特徴としている。そして、光検出器の受光面の
構造を工夫したことで、従来装置で必要としたピンホー
ルを本装置では不要とし、かつ、従来装置におけるピン
ホールの径を可変したと同様な検出効果を得ることがで
きるようにしている。

【００２３】本発明による第１実施例のシステムを図１
に示す。図において、１は共焦点走査型光学顕微鏡であ
り、２はレーザ光源、３はミラーである。また、４はハ
ーフミラー、５は２次元走査機構、６はレボルバー、７
は対物レンズ、８はステージ、９は試料、１０はレン
ズ、１２は光検出器、１３は画像処理ユニット、１４は
走査制御ユニット、１５はコンピュータ、１６はモニタ
である。

【００２４】レーザ光源２はスポット光源（点光源）と
してレーザ光を発光するものであり、ミラー３はこのレ
ーザ光源２からのレーザ光を所要の方向に偏向するため
の反射用の鏡である。２次元走査機構５はミラー３を介
して得たレーザ光源２からのレーザ光を２次元走査する
ための機構であり、レボルバー６に取り付けられた対物
レンズ７を介してステージ８上の試料９にレーザ光を２
次元走査しながら照射することができる。

【００２５】ハーフミラー４は２次元走査機構５に対す
るレーザ光源２の出射光路上に設けられ、２次元走査機
構５を介して得られる試料９からの反射光を検出系に導
くための鏡であって、半透明鏡である。レンズ１０はこ
のハーフミラー４を介して得た２次元走査機構５からの
反射光を集光するレンズである。光検出器１２はレンズ
１０の焦点位置に配置され、反射光をその光量対応の電
気信号に変換する光検出素子である。

【００２６】画像処理ユニット１３はこの光検出器１２
からの出力信号を受けて画像処理するものであり、走査
制御ユニット１４は２次元走査機構５の走査制御を行う
ためのものであり、コンピュータ１５はこれら走査制御
ユニット１４および画像処理ユニット１３の制御を行う
と共に、画像データの保存、再生、編集等を行う等制御
や処理の中枢を担うものである。モニタ１６はコンピュ
ータ１５の画像表示端末であり、必要な情報の表示や画
像の表示等に使用される。

【００２７】本装置ではピンホール径の可変を行わず
に、ピンホール径の可変を行ったと同様な効果を得るこ
とができるようにした構成簡易な共焦点走査型光学顕微
鏡とするために、光検出器１２を工夫してある。そのた
め、本装置では従来のようなピンホール板をおく必要は
ない。

【００２８】図２は光検出器１２の受光面の構造を示す
図である。本発明装置に用いる光検出器１２は、図２に
示すように、受光部を同心円状に分離配置した構成とす
る。すなわち、中心部の円形の第１受光部１２ａはその
径が高分解能を確保するに十分な小さい径としてあり、
第１受光部１２ａの外側に同心円状にドーナツ状の第２
受光部１２ｂ、第３受光部１２ｃ、第４受光部１２ｄが
ある。そして各受光部１２ａ〜１２ｄの境界部、すなわ
ち、各受光部１２ａ〜１２ｄの間は絶縁部１２ｅ，〜１
２ｇが形成されている。

【００２９】光検出器１２の受光部１２ａ〜１２ｄを選
択することができるようにするために、本装置では図３
に示す如き選択回路が顕微鏡内もしくは画像処理ユニッ
ト１３内に設けてある。すなわち、選択回路は図３に示
す如く電流電圧変換用の抵抗３０ａ〜３０ｄ、アンプ３
１ａ〜３１ｄ、出力用の抵抗３２ａ〜３２ｄ、出力選択
スイッチ３３、出力アンプ（もしくはアナログ加算器）
３４とから構成されている。出力選択スイッチ３３はこ
の例の場合、４つのスイッチＡ〜Ｄを持つスイッチで、
これらスイッチＡ〜Ｄうちの所望のものを１つまたは複
数、選択投入することができる構成である。

【００３０】アンプ３１ａは受光部１２ａの出力を取り
込んで増幅するためのアンプであり、その入力側に受光
部１２ａの出力を電圧に変換するための抵抗３０ａが設
けてある。アンプ３１ａの出力側は抵抗３２ａを介して
出力選択スイッチ３３のスイッチＡに接続してある。

【００３１】アンプ３１ｂは受光部１２ｂの出力を取り
込んで増幅するためのアンプであり、その入力側に受光
部１２ｂの出力を電圧に変換するための抵抗３０ｂが設
けてある。アンプ３１ｂの出力側は抵抗３２ｂを介して
出力選択スイッチ３３のスイッチＢに接続してある。

【００３２】アンプ３１ｃは受光部１２ｃの出力を取り
込んで増幅するためのアンプであり、その入力側に受光
部１２ｃの出力を電圧に変換するための抵抗３０ｃが設
けてある。アンプ３１ｃの出力側は抵抗３２ｃを介して
出力選択スイッチ３３のスイッチＣに接続してある。

【００３３】アンプ３１ｄは受光部１２ｄの出力を取り
込んで増幅するためのアンプであり、その入力側に受光
部１２ｄの出力を電圧に変換するための抵抗３０ｄが設
けてある。アンプ３１ｄの出力側は抵抗３２ｄを介して
出力選択スイッチ３３のスイッチＤに接続してある。

【００３４】さらにまた、出力選択スイッチ３３はその
スイッチＡ〜Ｄを出力アンプ（もしくはアナログ加算
器）３４の入力側に接続してあり、出力アンプ３４はス
イッチＡ〜Ｄのうちの、選択投入されたスイッチを介し
て得られる出力を合成し増幅して光検出器１２の検出出
力として得ることができる構成である。３４がアナログ
加算器の場合もスイッチＡ〜Ｄのうちの、選択投入され
たスイッチを介して得られる出力を加算し、合成出力と
して得ることができる。

【００３５】この構成により、各受光部１２ａ〜１２ｄ
から発生した光電流は抵抗３０ａ〜３０ｄで電流電圧変
換され、その変換された電圧信号はアンプ３１ａ〜３１
ｄ、抵抗３２ａ〜３２ｄを介して出力選択スイッチ３３
に与えることにより、出力選択スイッチ３３からはその
選択投入されたスイッチＡ〜Ｄに繋がる受光部１２ａ〜
１２ｄで発生した信号を選択することができるようにな
り、各受光部１２ａ〜１２ｄは同心配置されていること
から、結局は受光部の受光面の径を選択することと等し
い結果を得ることができる構成となる。

【００３６】つぎに上記構成の本装置の作用を説明す
る。本発明の共焦点走査型光学顕微鏡１においては、レ
ーザ光源２から出射されたレーザ光はミラー３で反射さ
れ、ハーフミラー４を通過し、２次元走査機構５に入射
する。２次元走査機構５はコンピュータ１５からの命令
に基づき走査制御ユニット１４から発生した走査制御信
号によって動作を開始する。よって、ここでレーザ光は
ＴＶ（テレビジョン）のラスター走査と同様に、Ｘ方向
およびＹ方向に偏向される。

【００３７】そして、この偏向によりレーザ光は顕微鏡
のレボルバー６、対物レンズ７を通過してステージ８上
の試料９に微小なスポットとなるように集光されるとと
もに、そのスポットが試料９上を移動していくことにな
る。照射されたレーザ光の試料９からの反射光は入射し
た光路を逆に辿り、検出用の光学系を構成するハーフミ
ラー４で反射されてレンズ１０で集光される。レンズ１
０により集められた光の集光位置には光検出器１２が配
置されている。光検出器１２は試料の反射光を受光面に
受けることにより、受光量に対応した電気信号に変換し
て出力する。

【００３８】この光検出器１２からの電気信号は画像処
理ユニット１３に入力される。画像処理ユニット１３に
は例えば、１フレーム分の画像メモリがあり、光検出器
１２からの電気信号をディジタルデータに変換してレー
ザ光の走査位置対応の座標位置にそのディジタルデータ
を記憶することにより、画像データ保存の機能がある。
画像処理ユニット１３ではこの画像データについて必要
な処理を施し、コンピュ−タ１５を介して画像信号化し
た後に、モニタ１６に与えることで試料９の画像がモニ
タ１６に表示され、観察することができる。

【００３９】本装置で使用している光検出器１２は図２
に示すように、高分解能を確保するために小さい径とし
た中心部の第１受光部１２ａ、そして、その外側に第１
受光部１２ａと同心円を成すようにドーナツ状の第２受
光部１２ｂ、そして、さらにその外側に第１受光部１２
ａと同心円を成すようにドーナツ状の第３受光部１２
ｃ、第４受光部１２ｄが設けてある。

【００４０】本実施例の光検出器１２はフォトダイオー
ド等の半導体光検出器である。光検出器１２はこのよう
に複数の受光部で構成されており、中心部に円形の受光
部である第１受光部１２ａがあり、その回りに同心円状
の受光部である第２受光部１２ｂ、第３受光部１２ｃ、
第４受光部１２ｄがあり、それぞれの受光部の境界部に
は絶縁部１２ｅ，〜１２ｇが形成されていて電気的に分
離されている。よって、例えば第１受光部１２ａに発生
した光電流が第２受光部１２ｂに流れることはない。そ
の他の受光部についても同様のことが言える。そのた
め、受光部１２ａ〜１２ｄを１つ以上選択するとその組
み合わせに応じて事実上、受光面の面積が変わる構成と
なる。

【００４１】すなわち、本実施例の光検出器１２によれ
ば、高分解能を確保することができる微少受光面積の状
態から、分解能は損なわれるが光量を確保できる大受光
面積の状態まで種々選択できる構成となる。

【００４２】但し、受光面の面積が変わったとしても、
光を実際に受ける面積が問題であり、そのため、本実施
例の光検出器１２では各受光部１２ａ〜１２ｄの大きさ
は、図１のレンズ１０で集光された位置に形成される光
スポットの大きさに依存することとする。

【００４３】たとえば微少な円形受光部である第１受光
部１２ａは、理想的な共焦点状態を実現するために、光
スポットの直径の５０％〜６０％以下が望ましい。１つ
目のの同心円状受光部である第２受光部１２ｂは光スポ
ットの直径とほぼ同じ程度が望ましい。次に２つ目の同
心円状受光部である第３受光部１２ｃは光スポットの直
径の約１．５倍が望ましい。３つ目の同心円状受光部で
ある第４受光部１２ｄは少なくとも光スポットの直径の
３倍以上あればよい。

【００４４】また光スポットの大きさは、前述のように
光スポットを大きくすると、検出光学系が長くなること
や、逆に光スポットが小さ過ぎると位置合わせが難しく
なることなどから、２００μｍから５００μｍが望まし
い。

【００４５】このような光検出器１２を図３の選択回路
に接続し、目的に応じた分解能あるいは光量を確保すべ
く、この選択回路における出力選択スイッチ３３のスイ
ッチを選択投入することにより、各受光部の面積を選択
することができる。この選択回路では各受光部１２ａ〜
１２ｄから発生した光電流は、それぞれの受光部１２ａ
〜１２ｄに対応する系の抵抗３０ａ〜３０ｄで電流電圧
変換され、この変換された電圧信号はそれぞれ対応する
系のアンプ３１ａ〜３１ｄで増幅された後、それぞれ対
応する系の抵抗３２ａ〜３２ｄを介して出力選択スイッ
チ３３のそれぞれ対応のスイッチＡ〜Ｄに入力される。

【００４６】ここでスイッチＡ〜Ｄの投入状態によって
事実上、受光部の面積を変えたと同じになり、これはピ
ンホールを用いた構成においてそのピンホールの径を変
えたと同じ意味を持つので、スイッチＡ〜Ｄの選択によ
り、選択されて上記３４にて合成された信号を、光検出
器１２の検出出力として画像処理ユニット１３に与える
ことで、色々な画像が得られることになる。

【００４７】図４にそれを示す。図４において、Ａ〜Ｄ
は出力選択スイッチ３３のスイッチであり、ＯＮ、ＯＦ
Ｆはスイッチ投入、スイッチ開放を示している。スイッ
チＡをＯＮ、スイッチＢ〜ＤをＯＦＦとすることで、微
少受光面積とした場合の状態が確保でき、理想的な共焦
点状態が得られるモードとなる。また、スイッチＡとＢ
をＯＮ、スイッチＣとＤをＯＦＦとすることで、スイッ
チＡのみをＯＮとした場合よりも受光面積を少し広げた
状態が確保でき、理想的な共焦点状態と非共焦点状態の
中間の状態が得られるモードとなる。

【００４８】また、スイッチＡ〜ＣをＯＮ、スイッチＤ
をＯＦＦとすることで、さらに受光面積を広げた状態が
確保でき、これも理想的な共焦点状態と非共焦点状態の
中間の状態が得られるモードとなる。そして、スイッチ
Ａ〜Ｄ全てをＯＮにすると、受光面積を最大に広げた状
態が確保でき、非共焦点状態が得られるモードとなる。

【００４９】更に図５のようにスイッチＡをＯＦＦ、ス
イッチＢ〜ＤをＯＮとするような組合せも可能である。
この場合には暗視的状態を確保でき、特殊な観察が可能
になる。

【００５０】このように、本装置は光源から出射された
光を対物レンズを介して試料に集光すると共に、前記試
料に集光した光と試料を相対的に２次元走査し、試料か
らの光を光検出器により検出して画像データを得る共焦
点走査型光学顕微鏡において、前記光検出器はその受光
面上に生成された光スポットよりも小さい複数の受光領
域を有する構成とすると共に、また、前記光検出器の各
受光領域から発生する信号を選択的に組み合わせる選択
回路を設けて構成したことを特徴としている。そして、
本装置ではこの構成によりピンホールを不要としてお
り、従来装置で必要としたピンホールを用いずとも、光
検出器における受光領域の選択にて従来装置でのピンホ
ールを可変したと同様の検出効果を得ることができるよ
うにしたものである。

【００５１】また、本装置は光源から出射された光を対
物レンズを介して試料に集光すると共に、前記試料に集
光した光と試料を相対的に２次元走査し、試料からの光
を光検出器により検出して画像データを得る共焦点走査
型光学顕微鏡において、前記光検出器はその受光面上に
生成された光スポットよりも小さい複数の受光領域を有
する構成とすると共に、また、前記光検出器の各受光領
域から発生する検出信号を選択的にアナログ演算する回
路とを備えることを特徴としている。

【００５２】また、本装置は光源から出射された光を対
物レンズを介して試料に集光すると共に、前記試料に集
光した光と試料を相対的に２次元走査し、試料からの光
を光検出器により検出して画像データを得る共焦点走査
型光学顕微鏡において、前記光検出器はその受光面上に
生成された光スポットよりも小さい複数の受光領域を有
する構成とすると共に、前記光検出器の受光領域は、中
央に微少な円領域を持ち、その外周に複数の受光領域を
同心円状に配置した構成とし、また、前記光検出器の各
受光領域から発生する検出出力を選択的に取り出すため
の選択手段を備える構成とすることを特徴とする。

【００５３】また、本装置は光源から出射された光を対
物レンズを介して試料に集光すると共に、前記試料に集
光した光と試料を相対的に２次元走査し、試料からの光
を光検出器により検出して画像データを得る共焦点走査
型光学顕微鏡において、前記光検出器はその受光面上に
生成された光スポットよりも小さい複数の受光領域を有
する構成とすると共に、前記光検出器の受光領域は、中
央に微少な円領域を持ち、その外周に複数の受光領域を
同心円状に配置した構成とし、また、前記光検出器の各
受光領域から発生する検出出力を選択的に加算して取り
出すための選択手段を備える構成とすることを特徴とし
ている。

【００５４】このような構成において、前記光検出器は
その受光面上に生成される光スポットよりも小さい領域
に受光領域は複数分割されており、これら受光領域の出
力を選択的に抽出することができる構成である。

【００５５】この結果、光検出器は受光領域を選択する
ことで、受光面積を変えることができ、高分解能を得る
ための微少受光面積から、光量確保するための大受光面
積まで種々のパターンを選択できる。そして、これは共
焦点走査型光学顕微鏡においてピンホールを設けた構成
の場合での該ピンホールの径を変更することと同じ結果
をもたらし、しかも、ピンホールを変更する場合のよう
に、精密な位置合わせ作業を全く必要としない。そのた
め、簡易な構成でありながら、高分解能の観察から試料
の斜面の観察等のような受光量の小さい状態での観察が
可能になり、共焦点走査型光学顕微鏡の性能を飛躍的に
向上させることができるようになる。なお、本発明は上
述した実施例に限定されるものではなく、適宜変形して
実施可能である。

【００５６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば光検出素
子はその受光面上に生成される光スポットよりも小さい
領域に受光領域は複数分割されており、これら受光領域
の出力を選択的に抽出することができる構成である。従
って、受光領域を選択することで理想的な共焦点状態か
ら非共焦点状態まで様々な状態を容易に実現でき、共焦
点走査型光学顕微鏡の性能を飛躍的に向上させることが
できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体構成を示すブロック
図。

【図２】本発明に用いる光検出器の受光面の構成を示す
図。

【図３】本発明に用いる光検出器の出力選択のための回
路例を示す図。

【図４】本発明に用いる光検出器の出力選択の組み合わ
せと光学系の状態の関係を示す図。

【図５】本発明に用いる光検出器の出力選択の組み合わ
せと光学系の状態の関係を示す図。

【図６】一般的な共焦点走査型光学顕微鏡の原理的構成
を説明するための図。

【符号の説明】

１…共焦点走査型光学顕微鏡 ２…レーザ光源 ３…ミラー ４…ハーフミラー ５…２次元走査機構 ６…レボルバー ７…対物レンズ ８…ステージ ９…試料 １０…レンズ １１…ピンホール １２…光検出器 １２ａ〜１２ｄ…受光部 １３…画像処理ユニット １４…走査制御ユニット １５…コンピュータ １６…モニタ ３３…出力選択スイッチ Ａ〜Ｄ…出力選択スイッチ３３のスイッチ ３０ａ〜３０ｄ，３２ａ〜３２ｄ…抵抗 ３１ａ〜３１ｄ…アンプ ３４…出力アンプ（もしくはアナログ加算器）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源から出射された光を対物レンズを介
   して試料に集光すると共に、前記試料に集光した光と試
   料を相対的に２次元走査し、試料からの光を光検出器に
   より検出して画像データを得る共焦点走査型光学顕微鏡
   において、 前記光検出器はその受光面上に生成された光スポットよ
   りも小さい複数の受光領域で構成すると共に、また、前
   記光検出器の各受光領域から発生する信号を選択的に組
   み合わせる選択回路を設けて構成したことを特徴とする
   共焦点走査型光学顕微鏡。
2. 【請求項２】 光源から出射された光を対物レンズを介
   して試料に集光すると共に、前記試料に集光した光と試
   料を相対的に２次元走査し、試料からの光を光検出器に
   より検出して画像データを得る共焦点走査型光学顕微鏡
   において、 前記光検出器はその受光面上に生成された光スポットよ
   りも小さい複数の受光領域を有する構成とすると共に、
   また、前記光検出器の各受光領域から発生する検出信号
   を選択的にアナログ演算する回路とを備えることを特徴
   とする共焦点走査型光学顕微鏡。
3. 【請求項３】 光源から出射された光を対物レンズを介
   して試料に集光すると共に、前記試料に集光した光と試
   料を相対的に２次元走査し、試料からの光を光検出器に
   より検出して画像データを得る共焦点走査型光学顕微鏡
   において、 前記光検出器はその受光面上に生成された光スポットよ
   りも小さい複数の受光領域を有する構成とすると共に、
   前記光検出器の受光領域は、中央に微少な円領域を持
   ち、その外周に複数の受光領域を同心円状に配置した構
   成とし、また、前記光検出器の各受光領域から発生する
   検出出力を選択的に取り出すための選択手段を備える構
   成とすることを特徴とする共焦点走査型光学顕微鏡。