JPH0850100A

JPH0850100A - 微小物体観察装置

Info

Publication number: JPH0850100A
Application number: JP6183674A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Mizuno; 眞一水野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-08-04
Filing date: 1994-08-04
Publication date: 1996-02-20

Abstract

(57)【要約】【目的】照明光学系と観察光学系の小型化をともに実
現でき、振動や衝撃にも強く、しかも装置自体を低価格
で作製できるようにする。【構成】外光照射に基づく被検物４からの散乱光を受
光する観察光学素子と、照明光Ｌを導波させるための光
導波層が形成され、かつ表面が被検物４の試料台を兼用
する光導波路３とを具備して構成する。そして、観察光
学素子としてＣＣＤ撮像素子１を用い、外光として暗視
野照明手段からのエバネッセント波Ｌｅを用い、照明光
Ｌとして、レーザ光源６から出射され、更に光学系５に
て光導波路３の光導波層に集光されたレーザ光Ｌを用い
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、塵埃や花粉等の微小物
体を観察するための微小物体観察装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、微小な生物や塵埃並びに花粉等
の微小物体を観察する装置としては、例えば図７に示す
ように、透過型顕微鏡が用いられている。この透過型顕
微鏡は、塵埃や花粉等の試料が載置される試料台１０１
を具備し、この試料台１０１の上方に観察光学系１０２
が配され、上記試料台１０１の下方に照明光学系１０３
が配されて構成されている。

【０００３】上記観察光学系１０２は、円筒状もしくは
角筒状の外筺１０４の下端部に、先端に対物レンズが取
り付けられた焦点調整部１０５が設けられ、外筺１０４
の内部中央部分に結像レンズ１０６が配され、外筺１０
４の上部内側にＣＣＤ撮像素子１０７が取り付けられて
構成されている。

【０００４】照明光学系１０３は、光源１０８から出射
された光Ｌを容器１０９内の試料１１０に集中させるた
めのコンデンサーレンズ１１１とを有して構成されてい
る。

【０００５】そして、照明光学系１０３からの光Ｌが試
料１１０の裏面側から照射されることによって生じる散
乱光（顕微鏡像）を、ＣＣＤ撮像素子１０７にて撮像
し、この撮像した再生画像を例えばモニタに映し出すこ
とにより、試料１１０の外観を観察することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記透過型
顕微鏡による観察装置は、観察光学系１０２と照明光学
系１０３が分離しており、しかも、各光学系１０２及び
１０３が立体的に配置されているため、ほとんどのもの
は、作業台などの上に載せて使用する必要があるなど比
較的大型のものが多く、小型のものでも手に持って使用
する程度の大きさである。

【０００７】このため、微小な試料１１０を特定の温
度、湿度、二酸化炭素濃度等の条件で観察する場合等に
は、温度、湿度、二酸化炭素濃度等を一定条件に維持す
るためのコントローラを備えた容器１０９に試料１１０
を入れて試料台１０１の上に載置するのが一般的であ
る。

【０００８】しかし、このような容器１０９では形状そ
の他に制限があるため、温度の安定度などの性能が十分
ではないという問題があった。

【０００９】先行技術（特開平４−３１６４７８号公報
参照）では、通常の細胞培養を行なうインキュベータの
ような温度、湿度、二酸化炭素濃度等が制御された制御
室と、観察装置を組み合わせることを可能にするため
に、観察光学系として対物レンズと結像レンズを使用せ
ずにＣＣＤ撮像素子上に試料台を兼ねるガラス板を置い
てガラス板上に載置された試料を直接観察する構造にす
ることによって、観察装置を小型化するようにしてい
る。

【００１０】しかし、このような観察装置でも、照明光
学系が観察光学系と分離して置かれる必要があった。従
って、試料の温度、湿度、二酸化炭素濃度等を高精度に
安定化させるためのインキュベータ等の中に照明光学系
と観察光学系の両方を挿入することは必ずしも容易では
なかった。

【００１１】先行技術として、上記例のほか、免疫学的
凝集反応検出装置の例として特開平２−２０８５４１号
公報に示す先行技術がある。これは、免疫学的凝集反応
による沈澱物を、発光ダイオードにより上から照明し、
集光レンズで沈澱物をＣＣＤ固体撮像素子に結像して観
察するというものである。この場合、隣接する他の容器
からの迷光を遮蔽するために遮光マスクを使用するよう
にしている。

【００１２】しかし、上記例においては、試料の周囲の
空間を照明光が通過するために、光散乱や光化学反応等
が起こり、この光散乱や光化学反応等が観察に悪影響を
及ぼすという問題があった。この状況は暗視野照明であ
っても同様である。

【００１３】例えば、混濁した溶液中の沈澱物を観察す
る場合には、光散乱のために良好な照明を得ることがで
きないなどの不都合が生じる。特に、レーザを光源とし
て用いる場合には、レーザスペックルが像の観察を困難
にするという問題がある。

【００１４】また、一般の顕微鏡では低倍率のときに焦
点深度が深くなるため、立体的なものを観察する場合、
観察しようとする部分の像にその上下の部分の像が重な
ってしまうために観察が困難になるという問題がある。

【００１５】上記焦点深度を浅くするためには、レーザ
走査型顕微鏡が有効であるが、高価であるということ
と、試料と観察光学系が離れているために振動に弱いと
いう問題がある。

【００１６】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、照明光学系と観察光学
系の小型化をともに実現でき、振動や衝撃にも強く、し
かも低価格で作製することができる微小物体観察装置を
提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る微小物体観
察装置は、外光照射に基づく被検物４からの散乱光を受
光する観察光学素子と、照明光Ｌを導波させるための光
導波層が形成され、かつ表面が被検物４の試料台を兼用
する光導波路３とを具備して構成する。

【００１８】この場合、上記外光として暗視野照明手段
からのエバネッセント波Ｌｅを用いることができ、上記
照明光Ｌとしては、レーザ光を用いることができる。

【００１９】そして、上記観察光学素子の受光面上に光
導波路３を配して構成するようにしてもよし、上記観察
光学素子の受光面上に光導波路３を積層して集積化構造
にしてもよい。

【００２０】なお、上記観察光学素子としては、撮像素
子１を用いることができ、この場合、撮像素子１の受光
面上にマイクロレンズアレー２を形成するようにしても
よい。また、上記観察光学素子としては、撮像素子１の
ほかにフォトディテクタ６１を用いることもできる。

【００２１】

【作用】本発明に係る微小物体観察装置においては、光
導波路３の光導波層に照明光Ｌが導波されている状態
で、外光照射に基づく被検物４からの散乱光が観察光学
素子にて受光されることになる。この場合、観察光学素
子を撮像素子１にて構成した場合は、被検物４の外観や
量が上記光散乱による像として上記撮像素子１にて撮像
されることになり、被検物４の外観や量を容易に観察す
ることが可能となる。

【００２２】また、上記観察光学素子をフォトディテク
タ６１とした場合は、光散乱の光強度に応じた信号レベ
ルの電気信号として取り出されることになる。従って、
被検物４の大きさや数がそのまま電気信号の信号レベル
と対応することになり、フォトディテクタ６１の出力か
ら微粒子の大きさや量を容易に検出することが可能とな
る。

【００２３】特に、照明光Ｌが光導波路３の中を伝播す
るため、被検物４によって散乱された微弱な散乱光以外
には、観察装置の外部に放射される光がない。従って、
照明光Ｌによる光散乱や光化学反応を抑制できるため、
観察の際に像がぼやける等の問題は発生しない。その結
果、例えば、混濁した溶液中に沈澱している物体でも観
察が可能となる。

【００２４】また、試料４に照射される外光として、エ
バネッセント波Ｌｅを用いた場合は、観察領域が光導波
路３のエバネッセント波が存在する領域に制限されるた
め、立体構造を持つ試料４であっても、光導波路３の近
傍の部分のみが観察可できることになる。

【００２５】そして、本発明に係る微小物体観察装置を
従来の観察装置の一般構造と対応させた場合、観察光学
素子が観察光学系を構成し、光導波路３が照明光学系を
構成することになる。つまり、光導波路３を用いること
によって照明光学系を平板化し、しかもこの光導波路３
の表面が試料台も兼用していることになる。このため、
照明光学系を小型化することができる。

【００２６】更に、本発明では、観察光学素子の受光面
上に光導波路３を積層して光集積回路とすることができ
るため、大幅な小型化が可能になる。このとき、観察光
学素子を撮像素子１として、該撮像素子１と光導波路３
の間隔を撮像素子１の解像力程度にした場合、結像レン
ズを設けることなく、被検物の観察が可能となる。

【００２７】特に、上記のように、光集積回路として小
型一体化した本発明の観察装置の場合、試料の温度等を
安定化するためのインキュベータ等の中に観察装置全体
を収容することが極めて容易になる。

【００２８】また、上記のように、光集積回路化するこ
とによって焦点調整が不要となり、振動や衝撃にも強く
なる。しかも、半導体集積回路と同様に量産することが
可能となるため、従来の透過型顕微鏡等のような光学装
置よりも低価格で作製することができる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明に係る微小物体観察装置のいく
つかの実施例を図１〜図６を参照しながら説明する。

【００３０】まず、第１実施例に係る観察装置は、図１
に示すように、多数の受光画素がマトリクス状に配され
たＣＣＤ撮像素子１上にマイクロレンズアレー２を介し
てスラブ型光導波路３が積層されて構成されている。

【００３１】上記光導波路３は、ガラス等の透明な誘電
体基板の表面に、これよりわずかに屈折率が高く厚みが
光波長オーダーの薄膜（光導波層）が形成されて構成さ
れている。そして、この光導波路３は、光導波層の表面
が露出した構造となっており、この光導波層の表面は、
試料４が載置される試料台を兼用している。

【００３２】上記光導波路３の光導波層に照明光Ｌを入
射させるための光学系５は、光源であるレーザ光源（例
えばＹＡＧ−ＳＨＧ（５３２ｎｍ）等）６と、このレー
ザ光源６からのレーザ光Ｌを平行光にコリメートするコ
リメータレンズ７と、このコリメータレンズ７を透過し
た光Ｌをスリット状に集光して光導波路３の光導波層に
入射させるシリンドリカルレンズ８を有して構成されて
いる。

【００３３】また、上記光導波路３の表面には、外光Ｌ
ｅが照射されるようになっている。この外光Ｌｅは、例
えばパラボラコンデンサーレンズやパラボラ反射鏡等の
暗視野照明手段を通じて照射されるエバネッセント波で
ある。

【００３４】そして、この第１実施例に係る観察装置に
て、光導波路３表面に置かれた試料、例えば花粉４を観
察する場合は、光導波路３の光導波層に、光学系５から
照明光（レーザ光）Ｌを入射させて該照明光Ｌを光導波
層内に導波させた状態において、暗視野照明手段からエ
バネッセント波Ｌｅを光導波路３表面に照射させること
により行なわれる。

【００３５】上記暗視野照明手段から出射されたエバネ
ッセント波Ｌｅが光導波路３上に置かれた花粉４によっ
て散乱を起こし、この散乱光によってかたちづくられる
花粉４の像が下層のマイクロレンズアレー２を通してＣ
ＣＤ撮像素子１の各受光画素に集光されて撮像されるこ
とになる。このＣＣＤ撮像素子１からの撮像信号は、図
示しない画像処理回路にて画像データに変換されて例え
ばモニタ上に再生画像として映し出されることになる。
観察者は、このモニタに映し出される再生画像を見るこ
とによって、光導波路３上に置かれた試料（この場合、
花粉）４を観察することが可能となる。

【００３６】この場合、照明光Ｌは光導波路３の中を伝
播しているため、花粉４によって散乱された微弱な散乱
光以外には、観察装置の外部に放射される光が無い。そ
のため、照明光Ｌによる光散乱や光化学反応を抑制でき
ることになり、観察の際に像がぼやける等の問題は発生
しない。また、例えば、観察の開始に先立って、光導波
路３に照明光Ｌを導波させたときのＣＣＤ撮像素子１で
の撮像レベルを基準レベル（黒レベル）としてクランプ
すれば、その後の観察時において外光Ｌｅの花粉４への
照射に基づく散乱光のみがＣＣＤ撮像素子１にて感知さ
れることになり、再生画像としては黒を背景とする画像
に光散乱された部分が明るい像として映し出されること
になる。

【００３７】また、杉などの花粉４は特有の外形形状を
有するため、ＣＣＤ撮像素子１からの撮像信号を上記の
ように画像処理することによって、他の塵等と区別する
ことが可能となる。花粉４以外にも室内の塵埃等がこの
観察装置で観察することができ、画像処理によってその
大きさや量を定量化することができる。

【００３８】また、外光Ｌｅとしてエバネッセント波を
用いているため、観察領域が光導波路３のエバネッセン
ト波が存在する領域に制限されることになり、花粉４の
ように立体構造を持つ試料であっても、光導波路３の近
傍の部分のみが観察できることになる。

【００３９】次に、第２実施例に係る観察装置について
図２を参照しながら説明する。なお、図１と対応するも
のについては同符号を記し、その重複説明を省略する。

【００４０】この第２実施例に係る観察装置は、化学反
応によって発色する物質を含有する溶液を例えば透明の
合成樹脂にて成形された箱状の容器内に入れ、この容器
内に入り込んだ微小物体による上記発色物質の化学反応
による発色を観察することにより、空気中にある微小物
質の量を定量的に測定する装置に適用したものである。

【００４１】具体的には、蛍光色素標識抗体を含有する
溶液２１が充填された容器２２を用意し、溶液２１内に
光導波路３のみを入れる。この場合、光導波層が水面に
向かう方向にして入れる。そして、容器２２の下方に集
光レンズ２３を配し、更にこの集光レンズ２３による焦
点距離にＣＣＤ撮像素子１を配する。集光レンズ２３と
ＣＣＤ撮像素子１間には、蛍光のみを透過するフィルタ
２４を介在させる。また、上記光導波路３は、表面の光
導波層上に抗体がコートされている。従って、この第２
実施例の説明においては、上記光導波路３を抗体コート
導波路３と記す。

【００４２】即ち、この第２実施例に係る観察装置は、
蛍光色素標識抗体を含有する溶液２１が充填された容器
２２内に浸された抗体コート導波路３と、容器２２の外
に配されたＣＣＤ撮像素子１と、抗体コート導波路３の
表面にて発生する光散乱をＣＣＤ撮像素子１に集光させ
る集光レンズ２３とを有して構成されるものである。

【００４３】抗体コート導波路３に照明光Ｌを入射させ
る光学系５は、上記第１実施例に係る光学系５と同じも
のを用いてもよいが、図示するように、レーザ光源６か
らのレーザ光Ｌを集光レンズ２５にて光導波路３の光導
波層に集光させるようにした光学系を用いてもよい。

【００４４】そして、この第２実施例に係る観察装置に
て、空気中の微小物体、例えばアレルゲン２６を定量的
に測定する場合は、第１実施例の場合と同様に、光導波
路３の光導波層に、光学系５から照明光（レーザ光）Ｌ
を入射させて該照明光Ｌを導波層内に導波させた状態に
おいて、暗視野照明手段からのエバネッセント波を容器
２２側に照射させることにより行なわれる。

【００４５】この状態において、空気中にあったアレル
ゲン２６が溶液２１に入ると、抗体コート導波路３にコ
ートされた抗体と抗原抗体反応を起こして結合する。こ
のとき、溶液２１中の蛍光色素標識抗体が一緒に取り込
まれて抗体コート導波路３の表面の抗体と結合する。蛍
光色素は、抗体コート導波路３の表面に照射されている
エバネッセント波を吸収し蛍光を発する。抗体コート導
波路３表面において発生した蛍光は、集光レンズ２３を
通じてＣＣＤ撮像素子１の撮像面に集光され、該撮像面
にアレルゲン２６の像を作る。このとき、集光レンズ２
３を透過した蛍光は、集光レンズ２３とＣＣＤ撮像素子
１の光路間に配されたフィルタ２４によって、アレルゲ
ン２６による散乱光やその他の迷光が除去され、ＣＣＤ
撮像素子１には真の蛍光のみが入射されることになる。

【００４６】このように、上記第２実施例に係る観察装
置においては、蛍光色素標識抗体と結合して発光するア
レルゲン２６の個数と強度を測定することが可能とな
り、空気中のアレルゲン２６の量を定量的に測定するこ
とができる。

【００４７】次に、第３実施例に係る観察装置を図３及
び図４に基づいて説明する。なお、図１と対応するもの
については同符号を記し、その重複説明を省略する。

【００４８】この第３実施例に係る観察装置は、半導体
基板、ガラス、合成樹脂あるいは金属にて平板状（平面
長方形状）に作製された基板３１の一部にＣＣＤ撮像素
子１がその撮像面を露出させて埋め込まれ、更に上記基
板３１の上面に光導波路３が積層されて構成されてい
る。具体的には、基板３１の上面に光導波路３のクラッ
ド層が積層され、更にこのクラッド層上に光導波層が積
層されて基板３１上に上記光導波路３が積層されたかた
ちとなっている。また、光導波路３の左端には、レーザ
光源である半導体レーザ３２がそのレーザ光出射面を光
導波層に接触させた状態、即ち光導波路３に直接結合さ
せた状態で設けられ、光導波路３の右端には、図４に示
すように、半導体レーザ３２からのレーザ光Ｌを吸収す
るための比較的幅の大きい光吸収器３３が設けられてい
る。

【００４９】また、上記光導波路３のクラッド層は、光
導波層にて導波光Ｌを閉じこめるのに十分な程度に厚
く、ＣＣＤ撮像素子１の撮像面における画素間の間隔と
同程度か又はそれよりも薄く形成されている。そのた
め、光導波路３上に載っている物体の像は、レンズ無し
でＣＣＤ撮像素子１の撮像面にて直接に観察されること
になる。

【００５０】上記ＣＣＤ撮像素子１は、図４に示すよう
に、基板３１の長手方向中心よりも例えば右側に寄った
位置に埋め込まれている。そして、上記光導波路３の光
導波層中、半導体レーザ３２とＣＣＤ撮像素子１間に
は、レンズ状に不純物を拡散させ、あるいは切欠きを設
けることにより導波路の凹レンズ３４と凸レンズ３５が
形成されている。このうち、凹レンズ３４は、半導体レ
ーザ３２寄りの位置で、かつその凹面が半導体レーザ３
２に対向するように形成され、凸レンズ３５は、凹レン
ズ３４よりも十分大きく、その凸面がＣＣＤ撮像素子１
側に向く方向で、かつその凸面の長さがＣＣＤ撮像素子
１の縦の長さとほぼ同じかそれよりも長く形成されてい
る。即ち、上記凹レンズ３４と凸レンズ３５にてコリメ
ータレンズ３６が構成されることになる。

【００５１】従って、半導体レーザ３３から出射された
レーザ光Ｌは、凹レンズ３４と凸レンズ３５からなるコ
リメータレンズ３６によってＣＣＤ撮像素子１の撮像面
を十分に覆う程度の幅の光束にコリメートされる。な
お、上記光吸収器３３は、光導波路３を伝搬した光Ｌが
観察装置の外部に漏れるのを防止するためのものであ
る。

【００５２】そして、この第３実施例に係る観察装置
は、例えば図３に示すように、溶液３７中の含まれてい
る抗原３８を観察（測定）する場合に用いられる。具体
的には、ガラス、合成樹脂あるいは金属にて箱状に成形
された容器３９内に溶液３７が入れてあり、この溶液３
７中には、抗体コートラテックス球４０が含まれてい
る。上記第３実施例に係る観察装置は、光導波路３側を
上に向けて、上記溶液３７の中に入れられて使用され
る。

【００５３】このような状態で、溶液３７中に抗原３８
が入ると、ラテックス球４０にコートされている抗体と
抗原３８とが抗原抗体反応を起こし、ラテックス球３８
が凝集して沈澱する。光導波路３の光導波層上に沈澱し
たラテックス球４１は、光導波路３表面のエバネッセン
ト波にて照明されてＣＣＤ撮像素子１の撮像面にその像
を作る。これにより、ＣＣＤ撮像素子１から出力される
撮像信号を画像処理することによって、ラテックス球４
１の沈澱量を求めることが可能となり、これにより、抗
原３８の濃度を容易に求めることができる。

【００５４】また、この第３実施例に係る観察装置にお
いては、半導体レーザ３２からのレーザ光Ｌを光導波路
３の端部に設けられた光吸収器３３にて吸収するように
しているため、暗黒環境下にて観察することが可能とな
る。その結果、照明光（レーザ光）Ｌによる光散乱等に
よるラテックス球（凝集）４１の光化学反応等を抑制で
きることになり、観察の際に像がぼやける等の問題は発
生しない。従って、混濁した溶液中に沈澱している物体
でも観察が可能となる。

【００５５】次に、第４実施例に係る観察装置を図５に
基づいて説明する。なお、図４と対応するものについて
は同符号を記す。

【００５６】この第４実施例に係る観察装置は、上記第
３実施例に係る観察装置とほぼ同じ構成を有するが、Ｃ
ＣＤ撮像素子１が基板３１のほぼ中央部分に埋め込まれ
ている点と、光導波路３の光導波層中、ＣＣＤ撮像素子
１と小型の光吸収器５１との間に、レンズ状に不純物を
拡散させ、あるいは切欠きによる導波路の凹レンズ５２
と凸レンズ５３が形成されている点と、光吸収器５１と
光導波路３との間に光アイソレータ５４が介在されてい
る点で異なる。

【００５７】凹レンズ５２は、他方の凹レンズ３４とほ
ぼ同じ大きさに形成され、かつ光吸収器５１寄りの位置
で、その凹面が光吸収器５１に対向するように形成され
ている。凸レンズ５３は、他方の凸レンズ３５とほぼ同
じ大きさに形成され、かつその凸面がＣＣＤ撮像素子１
側に向くように形成されている。即ち、上記凸レンズ５
３と凹レンズ５２にて集光レンズ５５が構成されること
になる。

【００５８】従って、上記他方の凹レンズ３４及び凸レ
ンズ３５からなるコリメータレンズ３６にてＣＣＤ撮像
素子１の撮像面を十分に覆う程度の幅にコリメートされ
た光束Ｌは、凸レンズ５３及び凹レンズ５２からなる集
光レンズ５５にて集光されて光アイソレータ５４に入射
され、更に光吸収器５１にて吸収されることになる。上
記光アイソレータ５４は、光吸収器５１からの戻り光が
光導波路３に再入射するのを防止するためのものであ
る。

【００５９】この第４実施例に係る観察装置は、光導波
路３上の被検物による散乱光以外に、観察装置から漏れ
る光が無いため、迷光が問題となる場合の観察に有効と
なる。例えば、従来の観察装置の照明光によって、溶媒
中で光化学反応が起こり、この反応によって生ずる沈澱
物が測定精度を低下させるような場合に有効となる。具
体的には、図３に示すような溶液３７中の抗原３８の濃
度を観察（測定）する場合において有効となる。

【００６０】次に、第５実施例に係る観察装置を図６に
基づいて説明する。なお、図１と対応するものについて
は同符号を記す。

【００６１】この第５実施例に係る観察装置は、図１で
示す第１実施例に係る観察装置とほぼ同じ構成を有する
が、ＣＣＤ撮像素子１の代わりにフォトディテクタ６１
を用いた点で異なる。

【００６２】この場合、光導波層が露出している光導波
路３上に載った微粒子６２からの散乱光は、フォトディ
テクタ６１で検出されることになる。このとき、レーザ
光源６からの照明光（レーザ光）Ｌは、コリメータレン
ズ７によって平行光にコリメートされ、更にシリンドリ
カルレンズ８によってスリット状に集光されて光導波路
３の光導波層に入射されることになる。

【００６３】そして、フォトディテクタ６１の検出出力
は、微粒子６２の大きさや個数等に比例して増大するこ
とになる。従って、フォトディテクタ６１の出力値から
微粒子６２の大きさや量を求めることができ、例えば、
この第５実施例に係る観察装置を、室内に設置して塵埃
等の量を測定するためのセンサーとして使用できること
になる。

【００６４】このように、上記第１実施例〜第５実施例
に係る観察装置においては、従来の観察装置の一般構造
と対応させた場合、ＣＣＤ撮像素子１やフォトディテク
タ６１からなる観察光学素子が観察光学系を構成し、光
導波路３が照明光学系を構成することになる。つまり、
光導波路３を用いることによって照明光学系を平板化
し、しかもこの光導波路３の表面が試料台も兼用してい
ることになる。このため、照明光学系を小型化すること
ができる。

【００６５】更に、これら実施例に係る観察装置では、
ＣＣＤ撮像素子１やフォトディテクタ６１の受光面上に
光導波路３を積層して光集積回路とすることができるた
め、大幅な小型化が可能になる。このとき、ＣＣＤ撮像
素子１と光導波路３の間隔をＣＣＤ撮像素子１の解像力
程度にした場合、結像レンズを設けることなく、被検物
の観察が可能となる。

【００６６】特に、上記のように、光集積回路として小
型一体化した本発明の観察装置の場合、試料の温度等を
安定化するためのインキュベータ等の中に観察装置全体
を収容することが極めて容易になる。

【００６７】また、上記のように、光集積回路化するこ
とによって焦点調整が不要となり、振動や衝撃にも強く
なる。しかも、半導体集積回路と同様に量産することが
可能となるため、従来の透過型顕微鏡等のような光学装
置よりも低価格で作製することができる。

【００６８】

【発明の効果】上述のように、本発明に係る微小物体観
察装置によれば、外光照射に基づく被検物からの散乱光
を受光する観察光学素子と、照明光を導波させるための
光導波層が形成され、かつ表面が上記被検物の試料台を
兼用する光導波路とを設けて構成したので、照明光学系
を平板化でき、しかもこの光導波路の表面が試料台も兼
用していることになり、このため、照明光学系を小型化
することができ、ひいては装置全体の小型化をも実現さ
せることができる。

【００６９】また、照明光が光導波路を伝播するだけで
あるため、照明光が観測装置の外部に漏れるということ
がなくなり、照明光の漏れによる被検物の光化学反応等
を抑制でき、観察光学素子による観察精度の劣化を防止
することができる。

【００７０】また、本発明に係る微小物体観察装置によ
れば、上記構成において、上記外光として暗視野照明手
段からのエバネッセント光を用いるようにしたので、観
察光学素子による被検物の観察を暗視野環境にて行なう
ことができ、被検物の観察をより高精度に行なうことが
できる。

【００７１】また、本発明に係る微小物体観察装置によ
れば、上記構成において、上記照明光としてレーザ光を
用いるようにしたので、簡単な構成で照明光を得ること
ができ、照明光学系の小型化を更に促進させることが可
能となる。

【００７２】また、本発明に係る微小物体観察装置によ
れば、上記構成において、上記観察光学素子の受光面上
に光導波路を配して構成するようにしたので、観察光学
素子と光導波路とを組み合わせた簡単な構成の観察装置
が実現できる。

【００７３】また、本発明に係る微小物体観察装置によ
れば、上記構成において、上記観察光学素子の受光面上
に上記光導波層を積層して集積化構造としたので、観察
装置全体を非常に小さな平板状として構成することがで
き、例えば、試料の温度等を安定化するためのインキュ
ベータ等の中に観察装置全体を収容することが極めて容
易になる。また、光集積回路化することによって焦点調
整が不要となり、振動や衝撃にも強くなる。しかも、半
導体集積回路と同様に量産することが可能となるため、
従来の透過型顕微鏡等のような光学装置よりも低価格で
作製することができる。

【００７４】また、本発明に係る微小物体観察装置によ
れば、上記構成において、上記観察光学素子として、撮
像素子を用いるようにしたので、被検物の大きさや量の
観察を例えばモニタ上に映し出される再生画像を通して
観察することができ、観察の容易性が向上する。

【００７５】また、本発明に係る微小物体観察装置によ
れば、上記構成において、撮像素子の受光面上にマイク
ロレンズを形成するようにしたので、被検物の像を高い
精度で撮像することが可能となり、被検物の外観を観察
する場合に有効となる。その結果、例えば花粉と塵等の
区別しながらの観察が非常に容易になる。

【００７６】また、本発明に係る微小物体観察装置によ
れば、上記構成において、上記観察光学素子としてフォ
トディテクタを用いるようにしたので、被検物の大きさ
及び量に比例した信号レベルを有する電気信号として取
り出すことができ、上記被検物の大きさ及び量を容易に
観察（測定）することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る微小物体観察装置の第１実施例を
示す構成図である。

【図２】本発明に係る微小物体観察装置の第２実施例を
示す構成図である。

【図３】本発明に係る微小物体観察装置の第３実施例を
示す構成図である。

【図４】第３実施例に係る微小物体観察装置の平面図で
ある。

【図５】本発明に係る微小物体観察装置の第４実施例を
示す平面図である。

【図６】本発明に係る微小物体観察装置の第５実施例を
示す構成図である。

【図７】従来例に係る微小物体観察装置（透過型顕微
鏡）を示す構成図である。

【符号の説明】

１ＣＣＤ撮像素子２マイクロレンズアレー３光導波路４花粉５光学系６レーザ光源７コリメータレンズ８シリンドリカルレンズ６１フォトディテクタＬ照明光（レーザ光）Ｌｅ外光（エバネッセント波）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外光照射に基づく被検物からの散乱光を
受光する観察光学素子と、照明光を導波させるための光導波層が形成され、かつ表
面が上記被検物の試料台を兼用する光導波路とを具備し
た微小物体観察装置。
【請求項２】上記外光が暗視野照明手段からのエバネ
ッセント波であることを特徴とする請求項１記載の微小
物体観察装置。
【請求項３】上記観察光学素子の受光面上に上記光導
波路が配されていることを特徴とする請求項１又は２記
載の微小物体観察装置。
【請求項４】上記観察光学素子の受光面上に上記光導
波路が積層されて集積化構造となっていることを特徴と
する請求項１〜３いずれか１項記載の微小物体観察装
置。
【請求項５】上記照明光がレーザ光であることを特徴
とする請求項１〜４いずれか１項記載の微小物体観察装
置。
【請求項６】上記観察光学素子が撮像素子であること
を特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の微小物体
観察装置。
【請求項７】上記観察光学素子の受光面上にマイクロ
レンズアレーが形成されていることを特徴とする請求項
６記載の微小物体観察装置。
【請求項８】上記観察光学素子がフォトディテクタで
あることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項記載の
微小物体観察装置。