JPH09243920A - 走査型光学顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】共焦点、非共焦点の２系統の検出光学系を有し
て光路切換えの必要をなくし、且つそのいずれにおいて
も試料からの反射光を損失なく検出する。 【解決手段】レーザ光源1 の光を試料12に集束して照射
する光学系を有する対物光学系2,8,9,11と、対物光学系
で集束した光源1 からの光と試料12とを相対的に２次元
方向へ移動走査する２次元走査部4 〜7 と、光源1 と２
次元走査部との間で試料12からの反射光を分離する第１
の偏光ビームスプリッタ3 と、第１の偏光ビームスプリ
ッタ3 と試料12との間に配置された１／２波長板13と、
第１の偏光ビームスプリッタ３で分離した光を検出する
複数の光検出光学系15，16と、第１の偏光ビームスプリ
ッタ3 と光検出光学系15，16との間に配置された回転可
能な１／２波長板13と、１／２波長板13と光検出光学系
15，16との間に配置された第２の偏光ビームスプリッタ
14とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、点状光源により観
察試料を走査し、その反射光または透過光を得て上記観
察試料の画像を得る走査型光学顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】走査型光学顕微鏡は、レーザ光源等の点
状光源によって観察試料の表面を走査し、この観察試料
からの反射光または透過光を再び点状に集光してピンホ
ール開口を有する検出器に結像させて、この検出器から
の検出信号により結像の濃度情報を得るようにした顕微
鏡である。

【０００３】図６は一般的な走査型光学顕微鏡の概略構
成を示すものである。同図において、点光源６１から出
射された点状光は、ハーフミラー６２を通過した後に収
差が補正された対物レンズ６３によって観察試料６４の
表面に点状結像される。

【０００４】そして、この点状照明の上記試料６４から
の反射光が、再び対物レンズ６３を通過した後にハーフ
ミラー６２で反射されて集光する。この集光位置には、
上記試料６４と共役な関係でピンホール６５が配置され
ており、このピンホール６５を通過した上記反射光が光
検出器６６に入射され、その輝度情報が検出される。

【０００５】このような点状照明をラスタ走査等の２次
元走査により観察試料６４の表面の測定領域全体に渡っ
て行ない、その反射光に対する光検出器６６の検出信号
から画像を形成して表示することにより、観察試料６４
の表面の２次元画像が得られる。

【０００６】ところで、観察試料６４の表面が全体に渡
って平坦であるとは限らず、例えば符号６４′で示す位
置にあった場合、図中に破線で示す如くこの試料６４′
からの反射光はピンホール６５の位置では集光しない。

【０００７】したがって、このような反射光はピンホー
ル６５を通過することができず、光検出器６６で検出さ
れない。これはすなわち、走査型光学顕微鏡では観察試
料６４の焦点位置、つまり合焦位置に存在する試料面の
光学像のみが測定できるということである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した如く、共焦点
光学系はその光軸方向に分解能を持つという特徴を有す
るものであるが、これは換言すれば焦点深度が非常に浅
いということになる。したがって、表面に凹凸のある試
料を観察した場合には、ある一部にしかピントが合わ
ず、使いづらいという不具合があった。

【０００９】ところで、上記図５に示した構成からピン
ホール６５を取り除いた状態では、共焦点光学系の特性
は失うものの、従来の光学顕微鏡と同様の画像を得るこ
とができる。このような光学系をここでは非共焦点と呼
称するものとする。

【００１０】したがって、走査型光学顕微鏡において、
共焦点光学系に加えて非共焦点光学系を備えていれば、
操作性が向上することになる。このような考え方は特開
昭６１−２１９９１９に開示されている。この特開昭６
１−２１９９１９では、光検出器の前に配置されたピン
ホールを移動可能とし、光路に対して挿脱することで１
つの光検出光学系により共焦点と非共焦点が実現できる
ものである。

【００１１】しかるにこの特開昭６１−２１９９１９で
は、光検出光学系が１系統ですむ反面、ピンホールを移
動させなければならない。光学系の設計にもよるが、ピ
ンホールの開口直径は通常数１０［μｍ］乃至数１００
［μｍ］のオーダーであり、このような大きさピンホー
ルを移動して再現性よく位置決めすることは難しく、移
動機構が複雑なものとなり、かつ高い精度が要求され
る。

【００１２】これに対して、特願平７−２８９９４４で
は、共焦点、非共焦点用に試料からの反射光を一定の割
合で２系統に分割してそれぞれの光検出光学系に入射さ
せている。

【００１３】この特願平７−２８９９４４では切換機構
を持たないために、上記特開昭６１−２１９９１９で述
べたような不具合はないものの、共焦点、非共焦点の２
系統に試料からの反射光を分割するため、それぞれの光
検出光学系で該反射光を１００％利用することができな
い。したがって、例えば反射光の光量が１００％得られ
れば検出できる試料であっても、この特願平７−２８９
９４４では光量が不足して十分に画像を検出できなくな
る虞がある。

【００１４】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、共焦点、非共焦点
の２系統の検出光学系を有することで光路切換えの必要
をなくし、且つそのいずれにおいても試料からの反射光
を損失なく検出することが可能な走査型光学顕微鏡を提
供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
光源及びこの光源からの光を試料に対して集束して照射
する光学系を有する対物光学系と、この対物光学系で集
束した光源からの光と上記試料とを相対的に２次元方向
へ移動走査する２次元走査手段と、上記光源と上記２次
元走査手段との間にあって、上記試料からの反射光を分
離する第１の分離光学素子と、この第１の分離光学素子
と上記試料との間に配置された第１の偏光面変換光学素
子と、上記第１の分離光学素子で分離された光を検出す
る複数の光検出光学系と、上記第１の分離光学素子と上
記複数の光検出光学系との間に配置された回転可能な第
２の偏光面変換光学素子と、この第２の偏光面変換光学
素子と上記複数の光検出光学系との間に配置された第２
の分離光学素子とを具備するようにしている。

【００１６】請求項２記載の発明は、光源及びこの光源
からの光を試料に対して集束して照射する光学系を有す
る対物光学系と、この対物光学系で集束した光源からの
光と上記試料とを相対的に２次元方向へ移動走査する２
次元走査手段と、上記光源と上記試料の間に配置された
第１の偏光面変換光学素子と、上記試料を挟んで上記第
１の偏光面変換光学素子と反対側に配置された第２の偏
光面変換光学素子と、上記試料を通過した透過光を検出
する複数の光検出光学系と、上記第２の偏光面変換光学
素子と上記複数の光検出光学系との間に配置された回転
可能な第３の偏光面変換光学素子と、この第３の偏光面
変換光学素子と上記複数の光検出光学系との間に配置さ
れた分離光学素子とを具備するようにしている。

【００１７】請求項３記載の発明は、光源及びこの光源
からの光を試料に対して集束して照射する光学系を有す
る対物光学系と、この対物光学系で集束した光源からの
光と上記試料とを相対的に２次元方向へ移動走査する２
次元走査手段と、上記試料からの光を検出する複数の光
検出光学系と、これら複数の光検出光学系の前方に配置
された回転可能な偏光面変換光学素子と、この偏光面変
換光学素子と上記複数の光検出光学系との間に配置され
た分離光学素子とを具備するようにしている。

【００１８】この結果、請求項１乃至３記載のいずれの
発明によっても、複数の光検出光学系を有して光路切換
えの必要をなくし、且つそのいずれにおいても試料から
の反射光を損失なく検出することが可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）以下図面を参照して本発明の第１
の実施の形態に係る走査型光学顕微鏡を説明する。

【００２０】図１はその光学系の構成を示すもので、レ
ーザ光源１から出射された直線偏光のレーザビームは、
ビームエクスパンダ２で適当なビーム径に拡大された後
に、第１の分離光学素子である偏光ビームスプリッタ３
を通過して２次元走査光学系に入射する。

【００２１】この２次元走査光学系は、第１の光偏向素
子４、リレーレンズ５，６、及び第２の光偏向素子７で
構成される。第１の光偏向素子４及び第２の光偏向素子
７は、それぞれガルバノスキャナ等が用いられるもの
で、第１の光偏向素子４はＸ方向に、第２の光偏向素子
７はこのＸ方向と直交するＹ方向にそれぞれレーザビー
ムを偏向する。

【００２２】リレーレンズ５，６は、第１の光偏向素子
４に平行光束で入射したレーザビームがこの平行光束を
保ったまま第２の光偏向素子７から出射されるようにア
フォーカル光学系を構成している。具体的には、第１の
光偏向素子４はリレーレンズ５の焦点位置に、第２の光
偏向素子７はリレーレンズ６の焦点位置にそれぞれ配置
され、リレーレンズ５とリレーレンズ６の間の距離がそ
れぞれの焦点距離の和となるように配置される。

【００２３】しかるに、上記２次元走査光学系で偏向さ
れたレーザビームは、投影レンズ８、結像レンズ９、第
１の偏光面変換光学素子である１／４波長板１０を順に
通過した後に、対物レンズ１１によって試料１２上に照
射され、この試料１２上で微小なスポットに絞られたレ
ーザビームが２次元平面状に走査されることとなる。

【００２４】そして、試料１２の表面で反射したレーザ
ビームは、入射した光路を逆に戻って、対物レンズ１
１、１／４波長板１０、結像レンズ９、投影レンズ８、
第２の光偏向素子７、リレーレンズ６，５、及び第１の
光偏向素子４を介した後に、第１の偏光ビームスプリッ
タ３で反射されて第２の偏光面変換光学素子である１／
２波長板１３を通過し、第２の分離光学素子である偏光
ビームスプリッタ１４に入射する。

【００２５】この第２の偏光ビームスプリッタ１４は、
１／２波長板１３の状態によって反射光であるレーザビ
ームを共焦点光学系１５と非共焦点光学系１６のいずれ
かに入射させるべく分光するものである。

【００２６】共焦点光学系１５は、レーザビームを集光
するレンズ１７、このレンズ１７による集光位置に配置
されたピンホール１８、及びこのピンホール１８を通過
した光を検出する光検出器１９で構成される。

【００２７】一方、非共焦点光学系１６は、第２の偏光
ビームスプリッタ１４で分光されたレーザビームを全反
射するミラー２０、このミラー２０からのレーザビーム
を集光するレンズ２１、及びこのレンズ２１の集光位置
に配置された光検出器２２で構成される。

【００２８】次いで上記実施の形態の動作について説明
する。図２は上記図１の光学系の概略図であり、各光学
素子のレーザビームの偏光方向を示している。この図２
において、第１の偏光ビームスプリッタ３は、入射面に
平行なＰ偏光成分を通過させ、この入射面と垂直なＳ偏
光成分を反射する特性を有するものとする。したがっ
て、レーザ光源１から出射されたレーザビームの偏光方
向は第１の偏光ビームスプリッタ３を通過するように予
め調整されているものとする。

【００２９】第１の偏光ビームスプリッタ３を通過した
Ｐ偏光成分のみのレーザビームは、第１の光偏向素子４
と７とを含む、２次元走査光学系、投影レンズ８、及び
結像レンズ９を介して第１の１／４波長板１０に入射さ
れる。

【００３０】第１の１／４波長板１０は、図３に示すよ
うに光学軸ＯＡに対して４５°の傾きで直線偏光を入射
させた場合に、その直線偏光のＸ成分とＹ成分の位相を
９０°ずらす性質を有しているものとする。したがっ
て、第１の１／４波長板１０を通過したレーザビームは
直線偏光から円偏光に変換される。

【００３１】試料１２に照射されたレーザビームは、円
偏光のまま反射し、再び第１の１／４波長板１０に入射
する。ここで円偏光のＸ成分とＹ成分の位相が９０°ず
れるため、この第１の１／４波長板１０を通過したレー
ザビームは再び直線偏光になる。但し、この直線偏光の
偏光方向は、当初に第１の１／４波長板１０に入射した
際の偏光方向であるＰ偏光とは直交したＳ偏光である。
第１の偏光ビームスプリッタ３の特性は上述した通りで
あるから、試料１２からの反射光であるレーザビームは
この第１の偏光ビームスプリッタ３で反射されて１／２
波長板１３に入射される。

【００３２】１／２波長板１３は、光学軸ＯＡに対して
４５°の傾きで直線偏光が入射した場合に、該直線偏光
のＸ成分とＹ成分の位相を１８０°ずらす特性を有して
いるものとする。したがって、この１／２波長板１３を
通過したレーザビームの偏光方向は、１／２波長板１３
に入射する前の偏光方向と直交する方向となって第２の
偏光ビームスプリッタ１４に至るものである。なお、直
線偏光の方向が光学軸ＯＡと一致している場合は、偏光
方向に変化は生じない。

【００３３】ここで、まず非共焦点光学系１６により非
共焦点画像を得る場合について述べる。非共焦点画像を
得るためには、試料１２からの反射光であるレーザビー
ムを第２の偏光ビームスプリッタ１４で全反射させて非
共焦点光学系１６の側に入射しなければならない。この
ため、１／２波長板１３の光学軸ＯＡが反射光のＳ偏光
方向と一致するように１／２波長板１３を回動させる。
この状態では、１／２波長板１３の前後で反射光の偏光
方向に変化は生じない。そのため、試料１２からの反射
光はＳ偏光であるから、この反射光のレーザビームは第
２の偏光ビームスプリッタ１４で全反射されて非共焦点
光学系１６に入射される。この場合、試料１２からの反
射光のすべてを非共焦点光学系１６に導くことができる
ため、無駄な損失等のない、明るい画像として光検出器
２２でその非共焦点の輝度情報を取込むことができる。

【００３４】次に、共焦点光学系１５により共焦点画像
を得る場合について述べる。共焦点画像を得るために
は、試料１２からの反射光であるレーザビームを第２の
偏光ビームスプリッタ１４を通過させて共焦点光学系１
５の側に入射しなければならない。このため、１／２波
長板１３の光学軸ＯＡが反射光のＳ偏光方向と４５°の
傾きとなるように１／２波長板１３を回動させる。この
状態では、１／２波長板１３に入射する反射光のＳ偏光
が１／２波長板１３を介してＰ偏光に変換される。その
ため、試料１２からの反射光が第２の偏光ビームスプリ
ッタ１４を通過して共焦点光学系１５に全て入射され、
試料１２からの反射光のすべてを共焦点光学系１５に導
くことができるため、無駄な損失等のない、明るい画像
として光検出器１９でその共焦点の輝度情報を取込むこ
とができる。

【００３５】上記のような動作にあっては、第１の偏光
ビームスプリッタ３と第１の１／４波長板１０の間にレ
ンズ等の光学素子がいくつか存在するが、これら光学素
子の表面ではレーザビームの反射が生じる。そして、こ
の反射光は、試料１２からの反射光と重なって光検出器
１９，２２に入射してしまうことがあり、試料１２の画
像のコントラストを低下させ、あるいは試料１２以外の
像を生じることがあることから、迷光やゴースト光と呼
称される。

【００３６】この迷光やゴースト光の偏光方向は、第１
の偏光ビームスプリッタ３を通過したＰ偏光がレンズ表
面等で反射されたものであるためにＰ偏光のままであ
り、試料１２の反射光であるＳ偏光とは異なることか
ら、理想的には第１の偏光ビームスプリッタ３では反射
されないはずである。しかし、実際には僅かながら第１
の偏光ビームスプリッタ３で反射されてしまうため、上
述した如く試料１２の画像に悪影響を及ぼすこととな
る。

【００３７】このため、図２に示すように実際に第１の
偏光ビームスプリッタ３で反射される光には、試料１２
からの反射光のＳ偏光に僅かではあるが無視できない量
の迷光のＰ偏光が含まれ、これらの光が１／２波長板１
３を通過して第２の偏光ビームスプリッタ１４に入射さ
れる。

【００３８】非共焦点画像を得る場合について図２
（Ａ）を用いて説明する。試料１２からの反射光のＳ偏
光方向と１／２波長板１３の光学軸ＯＡが一致するよう
に１／２波長板１３を回動する。

【００３９】この場合、１／２波長板１３を通過した反
射光の偏光方向に変化は生じないので、第２の偏光ビー
ムスプリッタ１４に入射した光のうち、試料１２からの
反射光はＳ偏光であるから第２の偏光ビームスプリッタ
１４で反射されて非共焦点光学系１６の側に入射する一
方、迷光はＰ偏光であるから第２の偏光ビームスプリッ
タ１４を通過して共焦点光学系１５の側に入射する。

【００４０】非共焦点画像が選択されている場合、共焦
点光学系１５からの情報は無視されるので、結果として
非共焦点画像は迷光やゴースト光の影響をまったく受け
ず、コントラストのよい非共焦点画像が得られることと
なる。

【００４１】次に共焦点画像を得る場合について図２
（Ｂ）を用いて説明する。試料１２からの反射光のＳ偏
光方向に対して１／２波長板１３の光学軸ＯＡを４５°
の傾きとなるように回動する。

【００４２】この場合、１／２波長板１３に入射した反
射光のＳ偏光は１／２波長板１３を通過してＰ偏光とな
り、当然ながら迷光はＳ偏光となる。したがって、この
迷光は第２の偏光ビームスプリッタ１４で反射されて非
共焦点光学系１６の側に入射する一方、共焦点光学系１
５の側には試料１２からの反射光のみが入射する。

【００４３】その結果、共焦点画像が選択されている場
合、非共焦点光学系１６からの情報は無視されるため、
上述した非共焦点画像を得る場合と同様に、迷光やゴー
スト光の影響をまったく受けず、コントラストのよい共
焦点画像が得られることとなる。

【００４４】なお、上記実施の形態において、第１の偏
光ビームスプリッタ３の代わりにハーフミラーを使用す
ることも考えられる。この場合、例えば透過率と反射率
が共に５０％のハーフミラーを使用したものとすると、
このハーフミラーへの入射光はハーフミラー通過後にそ
の光量が半分となり、試料１２からの反射光もハーフミ
ラーで反射される際にその光量が半分となるため、検出
光学系に到達する光量は入射光の１／４となってしま
う。しかしながら、ハーフミラーは偏光ビームスプリッ
タと比べて安価であることから、光源の光量に充分余裕
があるときには装置のコストを削減する上で有効であ
る。

【００４５】ここで、入射光の偏光方向は、第１の偏光
ビームスプリッタ３が偏光特性を有しないため、第２の
偏光ビームスプリッタ１４のＰ偏光またはＳ偏光方向の
どちらか一方に一致していればよい。

【００４６】上記ハーフミラーを用いた変形例において
は、さらに１／４波長板１０を省略することも可能であ
る。１／４波長板１０を省略すると、試料１２からの反
射光と光学素子からの迷光の偏光方向が一致するため、
光学素子のコーティングが良好で迷光が少ない場合に限
られる。

【００４７】（第２の実施の形態）以下図面を参照して
本発明の第２の実施の形態に係る走査型光学顕微鏡を説
明する。

【００４８】なお、その光学系の構成について基本的に
は上記図１及び図２で示したものとほぼ同様であるの
で、同一部分には同一符号を用いるものとしてその図示
及び説明は省略する。

【００４９】しかるに、図４は光学系の概略構成を示す
ものであり、ここでは図１及び図２の第１の偏光ビーム
スプリッタ３と第２の偏光ビームスプリッタ１４（図示
せず）の間に、第２の偏光面変換光学素子として上記１
／２波長板１３に代えて２枚の１／４波長板３１，３２
を配置するものである。

【００５０】上記一方の１／４波長板３１は光軸に対し
てその垂直な面で回動自在に配設されるものである。ま
た他方の１／４波長板３２はそのＰ偏光方向あるいはＳ
偏光方向に光学軸を一致させて固定設置されるものであ
り、ここではＳ偏光方向に一致させた場合について図示
している。

【００５１】上記のような動作にあって、まず非共焦点
画像を得る場合について図４（Ａ）を用いて説明する。
試料１２からの反射光のＳ偏光方向と１／４波長板３１
の光学軸ＯＡが一致するように１／４波長板３１を回動
する。

【００５２】この場合、１／４波長板３１を通過した反
射光の偏光方向に変化は生じず、かつ１／４波長板３２
の光学軸ＯＡの方向もＳ偏光方向に一致しているため、
これら１／４波長板３１，３２を通過した後も試料１２
からの反射光の偏光方向に変化は生じない。

【００５３】このため、第２の偏光ビームスプリッタ１
４に入射した光のうち、試料１２からの反射光はＳ偏光
であるから第２の偏光ビームスプリッタ１４で反射され
て非共焦点光学系１６の側に入射する一方、迷光はＰ偏
光であるから第２の偏光ビームスプリッタ１４を通過し
て共焦点光学系１５の側に入射する。

【００５４】非共焦点画像が選択されている場合、共焦
点光学系１５からの情報は無視されるので、結果として
非共焦点画像は迷光やゴースト光の影響をまったく受け
ず、コントラストのよい非共焦点画像が得られることと
なる。

【００５５】次に共焦点画像を得る場合について図４
（Ｂ）を用いて説明する。試料１２からの反射光のＳ偏
光方向に対して第２の１／４波長板３１の光学軸ＯＡを
４５°の傾きとなるように回動する。

【００５６】この場合、１／４波長板３１を通過した試
料１２からの反射光は右回りの円偏光となり、さらに１
／４波長板３２を通過することで偏光面が変化してＰ偏
光となる。同時に、１／４波長板３１を通過した試料１
２からの迷光は左回りの円偏光となり、さらに１／４波
長板３２を通過することで偏光面が変化してＳ偏光とな
る。

【００５７】したがって、この迷光は第２の偏光ビーム
スプリッタ１４で反射されて非共焦点光学系１６の側に
入射する一方、共焦点光学系１５の側には試料１２から
の反射光のみが入射する。

【００５８】その結果、共焦点画像が選択されている場
合、非共焦点光学系１６からの情報は無視されるため、
上述した非共焦点画像を得る場合と同様に、迷光やゴー
スト光の影響をまったく受けず、コントラストのよい共
焦点画像が得られることとなる。

【００５９】（第３の実施の形態）以下図面を参照して
本発明を透過検出光学系に適用した場合の第３の実施の
形態に係る走査型光学顕微鏡を説明する。この実施の形
態では、細胞などの透明な試料を観察する場合に使用さ
れる。

【００６０】図５はその光学系の構成について示すもの
で、基本的には上記図１で示したものとほぼ同様である
ので、同一部分には同一符号を用いるものとしてその説
明は省略する。

【００６１】レーザ１から発生した直線偏光のレーザビ
ームはビームエクスパンダ２で適当なビーム径に拡大さ
れる。拡大されたレーザビームは投影レンズ８、結像レ
ンズ９、第１の１／４波長板１０を通過して円偏光にな
り、対物レンズ１１によって試料１２上に照射される。

【００６２】試料１２上では微小なスポットに絞られた
レーザビームが走査される。試料１２を透過したレーザ
ビームは、レンズ５０、第２の１／４波長板５１を通過
してミラー５２で反射される。第２の１／４波長板５１
を通過するとき円偏光は再び直線偏光になる。ミラー５
２で反射されたレーザビームは１／２波長板１３を通過
し、第２の偏光ビームスプリッタ１４に入射する。第２
の偏光ビームスプリッタ１４は、１／２波長板１３の状
態によって反射レーザビームを共焦点光学系１５もしく
は非共焦点光学系１６に入射させる。

【００６３】共焦点光学系１５は反射レーザビームを集
光するレンズ１７と、集光位置に配置されたピンホール
１８、ピンホール１８を通過した光を検出する光検出器
１９で構成されている。一方、非共焦点光学系１６は、
ミラー２０、反射レーザビームを集光するレンズ２０
と、光検出器２１で構成されている。

【００６４】本実施の形態では、試料１２の２次元画像
を得るために、試料１２をＸＹ方向に移動させる。試料
１２は図示しないステージに載置されているので、この
ステージをＸＹ方向に走査することによってレーザスポ
ットと試料１２との相対的な２次元走査が行なわれる。
当然ステージはピント合わせのために光軸方向にも移動
できるようになっている。

【００６５】ステージ走査を行なう理由は、レーザビー
ムを走査する場合だとピンホール１８の位置のレーザス
ポットが、走査に合わせて移動するからである。しかし
ながら、レーザスポットの移動にピンホール１８を追従
させる機構があれば、レーザ走査方式も使用することが
できる。

【００６６】この第３の実施の形態に尾は、上記第１の
実施の形態と同様、非共焦点画像を選択する場合、共焦
点画像を選択する場合のいずれにあっても、迷光やゴー
スト光の影響をまったく受けず、コントラストのよい画
像を得ることができるものである。なお、本発明はその
趣旨を逸脱しない範囲内で種々変形して受信することが
可能である。

【００６７】

【発明の効果】以上詳記した如く本発明によれば、共焦
点、非共焦点の２系統の検出光学系を有することで光路
切換えの必要をなくし、且つそのいずれにおいても試料
からの反射光を損失なく検出することが可能な走査型光
学顕微鏡を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光学系の構成
を示す図。

【図２】同実施の形態に係る各光学素子のレーザビーム
の偏光方向を示す図。

【図３】同実施の形態に係る第１の１／４波長板の光学
軸と偏光方向の関係を示す図。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係る各光学素子の
レーザビームの偏光方向を示す図。

【図５】本発明の第３の実施の形態に係る光学系の構成
を示す図。

【図６】一般的な走査型光学顕微鏡の概略構成を示す
図。

【符号の説明】

１…レーザ光源 ２…ビームエクスパンダ ３…第１の偏光ビームスプリッタ ４…第１の光偏向素子 ５，６…リレーレンズ ７…第２の光偏向素子 ８…投影レンズ ９…結像レンズ １０…第１の１／４波長板 １１…対物レンズ １２…試料 １３…１／２波長板 １４…第２の偏光ビームスプリッタ １５…共焦点光学系 １６…非共焦点光学系 １７，２１…レンズ １８…ピンホール １９，２２…光検出器 ２０…ミラー ３１，３２…１／４波長板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源及びこの光源からの光を試料に対し
   て集束して照射する光学系を有する対物光学系と、 この対物光学系で集束した光源からの光と上記試料とを
   相対的に２次元方向へ移動走査する２次元走査手段と、 上記光源と上記２次元走査手段との間にあって、上記試
   料からの反射光を分離する第１の分離光学素子と、 この第１の分離光学素子と上記試料との間に配置された
   第１の偏光面変換光学素子と、 上記第１の分離光学素子で分離された光を検出する複数
   の光検出光学系と、 上記第１の分離光学素子と上記複数の光検出光学系との
   間に配置された回転可能な第２の偏光面変換光学素子
   と、 この第２の偏光面変換光学素子と上記複数の光検出光学
   系との間に配置された第２の分離光学素子とを具備した
   ことを特徴とする走査型光学顕微鏡。
2. 【請求項２】 光源及びこの光源からの光を試料に対し
   て集束して照射する光学系を有する対物光学系と、 この対物光学系で集束した光源からの光と上記試料とを
   相対的に２次元方向へ移動走査する２次元走査手段と、 上記光源と上記試料の間に配置された第１の偏光面変換
   光学素子と、 上記試料を挟んで上記第１の偏光面変換光学素子と反対
   側に配置された第２の偏光面変換光学素子と、 上記試料を通過した透過光を検出する複数の光検出光学
   系と、 上記第２の偏光面変換光学素子と上記複数の光検出光学
   系との間に配置された回転可能な第３の偏光面変換光学
   素子と、 この第３の偏光面変換光学素子と上記複数の光検出光学
   系との間に配置された分離光学素子とを具備したことを
   特徴とする走査型光学顕微鏡。
3. 【請求項３】 光源及びこの光源からの光を試料に対し
   て集束して照射する光学系を有する対物光学系と、 この対物光学系で集束した光源からの光と上記試料とを
   相対的に２次元方向へ移動走査する２次元走査手段と、 上記試料からの光を検出する複数の光検出光学系と、 これら複数の光検出光学系の前方に配置された回転可能
   な偏光面変換光学素子と、 この偏光面変換光学素子と上記複数の光検出光学系との
   間に配置された分離光学素子とを具備したことを特徴と
   する走査型光学顕微鏡。