JPH04409A

JPH04409A - 共焦点走査型顕微鏡

Info

Publication number: JPH04409A
Application number: JP14354490A
Authority: JP
Inventors: Osamu Iwasaki; 修岩崎
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1989-09-22
Filing date: 1990-06-01
Publication date: 1992-01-06
Anticipated expiration: 2012-10-15
Also published as: JP2663195B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は共焦点走査型顕微鏡、特に詳細には光点の走査
機構が改良された共焦点走査型顕微鏡に関するものであ
る。

（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。

なかでも、照明光を光源から発生させた上で試料上にお
いて光点に結像させる一方、この試料からの光束を再度
点像に結像させてそれを光検出器で検出するように構成
した共焦点走査型顕微鏡は、試料面上にピンホールを配
する必要が無（、実現容易となっている。

この共焦点走査型顕微鏡は基本的に、照明光を発する光源と、試料が載置される試料台と、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、上記試料からの光束（透過光、反射光あるいは蛍光）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機
構とから構成されるものである。なお特開昭６２−２１
７２１８号公報には、この共焦点走査型顕微鏡の一例が
示されている。

（発明が解決しようとする課題）従来の共焦点走査型顕微鏡においては、上記走査機構と
して、 ■試料台を２次元的に移動させる機構、あるいは■照明
光ビームを光偏向器によって２次元的に偏向させる機構
が用いられていた。

しかし■の機構を採用した場合には、高速走査を行なう
と試料が飛んでしまうという問題が生じていた。顕微鏡
で観察される試料としては生物試料も多く、この生物試
料を観察する際に高速走査ができないと、生物試料の微
妙な動きを捕えることが不可能となる。また、このよう
な生物試料に限らなくても、はぼリアルタイムで試料像
を撮像したいという要求は広く存在するものであり、高
速走査が不可能であれば、当然、このような要求に応え
ることができない。

一方、■の機構によれば十分高速の走査が可能であるが
、この機構においては、ガルバノメータミラーやＡＯＤ
　（音響光学光偏向器）等の高価な光偏向器が必要であ
るという難点が有る。またこの■の機構においては、照
明光ビームを光偏向器で振るようにしているから、送光
光学系の対物レンズにはこの光ビームが刻々異なる角度
で入射することになり、それによる収差を補正するため
に対物レンズの設計が困難になるという問題も認められ
ている。特にＡＯＤを使用した場合には、対物レンズ以
外にもＡＯＤから射出した光束に非点収差が生ずるため
特殊な補正レンズが必要となり、光学系をより複雑なも
のとしている。

そこで本発明は、高速走査が可能で、その一方、構成が
簡単で安価に形成することができる共焦点走査型顕微鏡
を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段及び作用）本発明による共
焦点走査型顕微鏡は、先に述べたような試料台と、光源
と、送光光学系と、受光光学系と、光検出器と、光点の
２次元走査機構とを備えた共焦点走査型顕微鏡において
、上記送光光学系と受光光学系とを一体的に保持する移
動台と、この移動台を、上記光点が試料上を一方向に主走査する
ように往復移動させる主走査手段と、上記移動台と試料
台とを、上記主走査の方向とほぼ直交する方向に、該主
走査の速度よりも低い速度で相対移動させて、上記光点
を試料上において副走査させる副走査手段とによって走
査機構を構成したことを特徴とするものである。

なお上述の副走査手段は、移動台を移動させるものであ
ってもよいし、それとは反対に、試料台を移動させるも
のであってもよい。副走査速度は比較的低速とすること
ができるから、上記のように試料台を移動させても、試
料が飛んでしまうことを防止可能である。

上記の構成においては、光点走査のために照明光ビーム
が振られることかないから、光学系の設計は光軸上の光
線のみを考えて行なえばよいことになり、該光学系の設
計は非常に容易となる。

（実　施　例）以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。

第１図は、本発明の第１実施例による透過型共焦点走査
型顕微鏡を示すものであり、また第２および３図は、そ
れに用いられた走査機構を詳しく示している。第１図に
示されるように、ＲＧＢレーザ１０からは、赤色光、緑
色光および青色光からなる照明光１１が射出される。こ
の照明光１１はビームコンプレッサ１２でビーム径が縮
小され、屈折率分布型レンズ１３で集光されてシングル
モード光ファイバー１４内に入射せしめられる。

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、該光フアイバー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１
５には、コリメーターレンズ１６および対物レンズ１７
からなる送光光学系１８と、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とが、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。

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、次に対物レンズ１７によって集光されて、
試料台２２に載置された試料２３上で微小な光点Ｐに結
像する。試料２３を透過した透過光１１′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、
次に集光レンズ２０によって集光されて、シングルモー
ド光ファイバー２４の一端から該光フアイバー２４内に
入射せしめられる。この光ファイバー２４の上記一端は
移動台１５に固定されており、またその他端には屈折率
分布型レンズ２５が接続されている。光フアイバー２４
内を伝搬した透過光１１゛　はその他端から出射し、上
記屈折率分布型レンズ２５によって平行光とされる。

この透過光１１’　はダイクロイックミラー２６に入射
し、その青色光１１Ｂのみがそこで反射し、該青色光１
１Ｂは第１光検出器２７によって検出される。

ダイクロイックミラー２６を透過した透過光１１’　は
別のダイクロイックミラー２８に入射し、その緑色光１
１Ｇのみかそこで反射する。この緑色光１１Ｇは、第２
光検出器２９によって検出される。そして上記ダイクロ
イックミラー２８を透過した透過光１１゜（すなわち赤
色光１１Ｒ）はミラー３０において反射して、第３光検
出器３１によって検出される。なお上記光検出器２７．
２９．３１としては例えばフォトダイオード等が用いら
れ、それらからは各々、試料２３の拡大像の青色成分、
緑色成分、赤色成分を担持する信号ＳＢ、ＳＧ、ＳＲが
出力される。

次に、照明光１１の光点Ｐの２次元走査について、第２
．３図を参照して説明する。第２図と第３図はそれぞれ
、移動台１５の周辺部分を、第１図の上方側、右方側か
ら見た状態を示している。この移動台１５は架台３２に
、積層ピエゾ素子３３を介して保持されている。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、移動台１５を矢印Ｘ方向に高速で往復移動させ
る。この往復移動の振動数は、例えば１０ｋ　Ｈｚとさ
れる。その場合、主走査幅を１００μｍとすると、主走
査速度は、１０ＸＩＯ３Ｘ１００　ＸｌＯ４Ｘ２−２ｍ
／ｓとなる。なお、光ファイバー１４．２４は可撓性を
有するので、それぞれ照明光１１．透過光１１’　を伝
搬させつつ、移動台１５の振動を許容する。

一方試料台２２は、２次元移動ステージ３５に固定され
ている。この２次元移動ステージ３５は、モータ駆動回
路８Ｂから駆動電流を受けるパルスモータ８７により、
マイクロメータ８８を介して矢印Ｙ方向に往復移動され
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、前記主走査方向Ｘ
と直交するＹ方向に副走査する。なおこの副走査の所要
時間は例えば１／２゜秒とされ、その場合、副走査幅を
１００μｍとすると、副走査速度は、２０Ｘ１００　Ｘｌ０４−０．００２　ｍ／　ｓ露２ｍ
ｍ／ｓと、前記主走査速度よりも十分に低くなる。二゛の程度
の副走査速度であれば、試料台２２を移動させても、試
料２３が飛んでしまうことを防止できる。

以上のようにして光点Ｐが試料２３上を２次元的に走査
することにより、該試料２８の２次元像を担持する時系
列の信号ＳＢ、ＳＧ、ＳＲが得られる。

これらの信号ＳＢ、ＳＧ、ＳＲは、例えば所定周期毎に
積分する等により、画素分割された信号とされる。

また本実施例においては２次元移動ステージ３５が、モ
ータ駆動回路３９から駆動電流を受けるパルスモータ４
０により、主、副走査方向Ｘ、Ｙと直交する矢印Ｚ方向
（すなわち光学系１８．２１の光軸方向）に移動される
。こうして２次元移動ステージ３５をＺ方向に所定距離
移動させる毎に前記光点Ｐの２次元走査を行なえば、合
焦点面の情報のみが光検出器２７．２９．３１によって
検出される。そこで、これらの光検出器２７．２９．３
１の出力ＳＢ、ＳＧ。

ＳＲをフレームメモリに取り込むことにより、試料２３
を２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。

なおピエゾ素子駆動回路３４およびモータ駆動回路３６
．３９には、制御回路４１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Ｚ方
向移動の同期が取られる。

以上説明した実施例においては、種々の変更が可能であ
る。例えばビームコンプレッサ１２でビーム径が縮小さ
れた照明光１１は、屈折率分布型レンズ１３で集光され
てシングルモード光ファイバー１４内に入射せしめられ
るが、この屈折率分布型レンズ１３の代わりに顕微鏡対
物レンズ等を用いてもよく、またシングルモード光ファ
イバー１４は、マルチモードのものにピンホール等をつ
けたものでもよい。

また、受光光学系２】側の集光素子である屈折率分布型
レンズ２５は、顕微鏡対物レンズ等であってもよい。そ
して、２次元移動ステージ３５に固定された試料台２２
をＹ方向に往復移動（副走査）させるための駆動源であ
るパルスモータ３７は、エンコーダ付きのＤＣモータで
もよく、またこのように試料台２２を移動させることに
よって光点Ｐ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光点Ｐの副走査を行なうように
してもよい。さらに移動台１５の移動は積層ピエゾ素子
３３を利用して行なう他、例えばボイスコイルおよび超
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。

第４図は、本発明の別の実施例であるモノクロ透過型の
共焦点走査型顕微鏡を示すものである。

この実施例においては、送光光学系および受光光学系と
共に光源および光検出器もまた移動台に一体的に保持さ
れており、これにより光学系がさらに簡素化されたコン
パクトな共焦点走査型顕微鏡が実現されている。第４図
において第１図ないし第３図と共通部分には同じ番号を
付し、それらについての詳細な説明は省略する。この実
施例では、照明光１１を発する光源としてレーザダイオ
ード５１か用いられており、このレーザダイオード５１
は移動台１５に一体的に保持されている。このレーザダ
イ−オード５１から発せられた照明光１１は、同じく移
動台１５に一体的に保持された送光光学系１８に直接入
射し、これにより前記実施例と同様に試料２３上に微小
な光点Ｐとして結像せしめられる。一方、試料２３から
の光束は移動台１５に一体的に保持された受光光学系２
１により集光され、アパーチャピンホール５３を通過し
た後、同様に移動台１５に一体的に保持された光検出器
５２に直接入射して、そこで結像する。この実施例にお
いても、光点Ｐの２次元走査は前記実施例と同様に行な
われ、光検出器５２の出力がフレームメモリに取り込ま
れることにより、試料２３のＺ方向移動範囲内で、全て
の面に焦点が合った画像を担う信号が得られる。

第５図は、本発明のさらに別の実施例を示すものである
。この第５図に示される実施例は、送光光学系が受光光
学系としても機能する反射型共焦点走査型顕微鏡である
。なおこの第５図においても、第１図ないし第３図と共
通部分には同じ番号を付し、それらについての詳細な説
明は省略する（以下、同様）。

ＲＧＢレーザ１０から射出された照明光１１は、前記第
１の実施例と同様にビームコンプレッサ１２、屈折率分
布型レンズ１３、シングルモード光ファイバー１４、送
光光学系１８を経て、試料２３上に微小な光点Ｐとして
結像せしめられる。試料２３て反射した反射光１１”の
光束は、送光光学系１８（受光光学系２１を兼ねる）の
対物レンズ１７によって平行光とされ、次にコリメータ
ーレンズ１６によって集光されて、シングルモード光フ
ァイバー１４内に戻される。光フアイバー１４内を伝搬
した反射光１１″は、屈折率分布型レンズ１３、ビーム
コンプレッサ１２を経てビームスプリッタ６１に入射し
、そこで反射され、ダイクロイックミラー２６に入射す
る。ダイクロイックミラー２６では青色光１１Ｂのみが
反射し、該青色光１１Ｂは第１光検出器２７によって検
出される。以下第１実施例と同様に緑色光１１Ｇ、赤色
光１１Ｒが各々光検出器２９．３１により検出され、光
検８器２７．２９．３１の出力ＳＢ、ＳＧ、ＳＲがフレ
ームメモリに取り込まれることにより、試料２３の２方
向移動範囲内で、全ての面に焦点が合った画像を担う信
号が得られる。

次に第６図を参照して、本発明のさらに別の実施例につ
いて説明する。この第６図の装置は、モノクロ反射型の
共焦点走査型顕微鏡である。この実施例においても、第
４図の装置と同様に、光学系と共に光源および光検出器
もまた移動台１５に一体的に保持されている。

この反射型の走査型顕微鏡においては、第４図の装置に
おいて用いられた送光光学系１８が受光光学系２１とし
て兼用されている。そしてこの光学系１８内にはハーフ
ミラ−７９が配されており、試料２３で反射した反射光
１１″がこのハーフミラ−７９で反射して照明光１１か
ら分離し、光検出器５２によって検出される。

次に第７図を参照して、透過型の蛍光顕微鏡として形成
された実施例について説明する。この走査型蛍光顕微鏡
の主要部は、第１図の装置と同様に構成されている。そ
してこの装置においては、照明光源としてＡｒレーザ７
０が用いられ、そこから発せられた例えば波長４８１ｉ
　ｎｍ、　５１４．５　ｎｍ等の照明光７１により、試
料７２を２次元的に走査する。

照明光走査機構としては、基本的に第１図の装置のもの
が用いられている。

生物試料７２の細胞中には予め、Ｆ　Ｉｕｏｒｏｓｃｅ
ｊｎｉｓｏｔｈｉｏｃｙａｎａｔｅ　（Ｆ　Ｉ　Ｔ　Ｃ
）　、Ｔｅｘａｓ　　Ｒｅｄ。

Ａ　ｃｒｉｄ４ｎｅ　　Ｏｒａｎｇｅ等の蛍光プローブ
が注入されている。このような蛍光プローブは上記波長
の照明光７１を受けて、固有の波長の蛍光７３を発する
。

この蛍光７３は試料７２を透過し、照明光７Ｉとともに
受光光学系２１により集光されて光フアイバー２４内に
入射し、そこを伝搬して屈折率分布型レンズ２５から出
射する。これらの光７Ｌ　７３は干渉フィルタ７４に通
され、そこで照明光７Ｉかカットされ、蛍光７３のみが
光検出器７５によって検出される。

この蛍光顕微鏡においても、照明光７１によって試料７
２を２次元的に走査することにより、光検出器７５から
は、試料７２の２次元拡大像を示す出力Ｓが得られる。

そしてこの蛍光顕微鏡においては、上記のように試料７
２の内部から発せられた蛍光７３を検出するようにして
いるので、試料７２の内部の像を出力可能である。

次に第８図を参照して、反射型の蛍光顕微鏡として形成
された実施例について説明する。この走査型顕微鏡の主
要部は、第５図の装置と同様に構成されているが、この
装置においては照明光源として、第７図の装置と同様に
Ａ「レーザ７０が用いられている。

この場合も、生物試料７２内には前述した蛍光プローブ
が予め注入されている。照明光７１の照射を受けること
により試料７２から発せられた蛍光７３は、反射した照
明光７１とともに受光光学系２１により集光されて光フ
アイバー１４内に入射し、そこを伝搬して屈折率分布型
レンズ１３から出射する。このレンズ１３とＡｒレーザ
７０との間に配されたダイクロイックミラー７６は、上
記蛍光７３のみを反射させて光検出器７５に導き、該光
検出器７５により蛍光７３が検出される。

次に第９図を参照して、透過型の蛍光顕微鏡として形成
されたさらに別の実施例について説明する。この走査型
顕微鏡の主要部は第４図の装置と同様に構成されている
が、照明光源としては、生物試料７２内に注入された蛍
光プローブが形成する蛍光体の励起波長域の照明光７１
を発するレーザダイオード８０が用いられている。

そして受光光学系２１内には、第７図中のものと同様の
千６フイルタ７４が配されており、生物試料７２から発
せられた蛍光７３のみが該フィルタ７４を透過して、光
検出器７５によって検出される。

次に第１０図を参照して、反射型の蛍光顕微鏡として形
成されたさらに別の実施例について説明する。この走査
型顕微鏡においては、第９図の装置において用いられた
送光光学系１８が受光光学系２１として兼用されている
。そしてこの光学系１８内には、第８図中のものと同様
のダイクロイックミラー７６が配されており、生物試料
７２から発せられた蛍光７３がこのダイクロイックミラ
ー７６で反射して照明光７１から分離し、光検出器７５
によって検出される。

次に第１１図を参照して、本発明のさらに別の実施例に
ついて説明する。この実施例の共焦点走査型顕微鏡は、
カラー画像を出力する透過型のものである。移動台１５
には、赤色レーザダイオード９０Ｒと、緑色レーザダイ
オード９０Ｇと、青色レーザダイオード９０Ｂとが固定
されている。各レーザダイオード９０Ｒ，９０Ｇ、９０
Ｂから発せられた赤色光１１Ｒ１緑色光１１Ｇ１青色光
１１Ｂはそれぞれ、コリメーターレンズ１６Ｒ，１６Ｇ
、１６Ｂによって平行光化される。赤色光１１Ｒはダイ
クロイックミラー９１および９２を透過し、緑色光１１
Ｇはダイクロイックミラー９１で反射した後ダイクロイ
ックミラー９２を透過し、そして青色光１１Ｂはダイク
ロイックミラー９２で反射して、１本の照明光１１とし
て合波される。

この照明光１１は対物レンズ１７によって集光され、試
料台２２に載置された試料２３上あるいはその内部で、
微小な光点Ｐに結像する。試料２３を透過した透過光１
１°の光束は、対物レンズ１９によって平行光とされる
。

この透過光１１°はダイクロイックミラー２６に入射し
、青色光１１Ｂのみがそこで反射する。この青色光１１
Ｂは集光レンズ２０Ｂで集光され、アパーチャピンホー
ル５３Ｂを通して第１光検出器２７によって検出される
。ダイクロイックミラー２６を透過した透過光１１′　
は別のダイクロイックミラー２８に入射し、その緑色光
１１Ｇのみがそこで反射する。この緑色光１１Ｇは集光
レンズ２０Ｇで集光され、アパーチャピンホール５３Ｇ
を通して第２光検出器２９によって検出される。そして
上記ダイクロイックミラー２８を透過した透過光１１°
　（すなわち赤色光１１Ｒ）は集光レンズ２０Ｒで集光
され、アパーチャピンホール５３Ｒを通して第３光検出
器３１によって検出される。

上記光検出器２７．２９．３１としては例えばフォトダ
イオード等が用いられ、それらからは各々、試料２３の
拡大像の青色成分、緑色成分、赤色成分を担持する信号
ＳＢ、ＳＧ、ＳＲが出力される。なお本実施例において
も、照明光走査機構としては、例えば第１図の装置に使
用されたものを用いればよい。

次に第１２図を参照して、本発明のさらに別の実施例に
ついて説明する。この実施例の共焦点走査型顕微鏡は、
カラー画像を出力する反射型のものである。本装置にお
いても、移動台１５には赤色レーザダイオード９０Ｒと
、緑色レーザダイオード９０Ｇと、青色レーザダイオー
ド９０Ｂとが固定されている。

また送光光学系１８は、基本的に第１１図の装置のもの
と同様に形成されているが、ダイクロイックミラー９２
と対物レンズ１７との間には、ビームスプリッタ６１が
配されている。照明光１１は、このビームスプリッタ６
１を透過する。

一方、試料２３で反射した反射光１１”の光束は対物レ
ンズ１７で平行光とされた後、上記ビームスプリッタ６
１で反射して受光光学系２１に入射する。この受光光学
系２１は、第１１図の装置のものと同様に形成されてい
る。

この実施例の装置においても、光検出器２７．２９゜３
１から各々、試料２３の拡大像の青色成分、緑色成分、
赤色成分を担持する信号ＳＢ、ＳＧ、ＳＲが出力される
。

次に第１３図を参照して、本発明のさらに別の実施例に
ついて説明する。この第１３図図示の共焦点走査型顕微
鏡はモノクロ反射型のものであり、第１４図は、それに
用いられた走査機構の平面形状を詳しく示している。単
色光レーザ１００からは、単一波長の照明光１１が射出
される。直線偏光、したこの照明光１１は、Ｐ偏光状態
で偏光ビームスプリッタ１０１の膜面１０１ａに入射し
、そこを透過する。

偏光ビームスプリッタ１０１を通過した照明光１１は、
偏波面調整用のλ／２板１０２を通過し、入射用レンズ
１０３で集光されて、偏波面保存光ファイバー１０４内
に入射せしめられる。

この偏波面保存光ファイバー１０４としては、第１５図
に断面形状を示すように、クラッド１０４　ａ内にコア
１０４　ｂが配され、このコア１０４ｂの両側に応力付
与部１０４　ｃ、　１０４　ｃが形成されてなる、いわ
ゆるＰＡＮＤＡ型のものが用いられている。そして直線
偏光した照明光１１は、λ／２板１０２を適宜回転させ
ることにより、偏波面の向きが応力付与部１０４　ｃ、
　１０４　ｃの並び方向、あるいはそれに直交する方向
と揃う状態にして（本実施例では後者の方向、すなわち
第１５図の矢印Ｕ方向）、該光フアイバー１０４内に入
射せしめられる。

この光ファイバー１０４の一端は移動台１５に固定され
ており、該光フアイバー１０４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１０４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１７からなる送光光学系（受光光学系を兼ねる）　１
ｇが固定されている。なお、コリメーターレンズ１６と
対物レンズ１７との間には、λ／４板１０５が配設され
ている。

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、λ／４板１０５を通過して円偏光とされ、
次に対物レンズ１７によって集光されて、試料台２２に
載置された試料２３上で（表面あるいはその内部で）微
小な光点Ｐに結像する。試料２３で反射した反射光１１
’は旋回方向が逆向きの円偏光となり、λ／４板１０５
を通過して、偏波面の向きが照明光１１のそれと直交す
る直線偏光とされる。

この反射光１１″の光束は、コリメーターレンズ１６に
よって集光されて、偏波面保存光ファイバー１０４内に
入射せしめられる。このときの反射光１１’の偏波面の
向きは、第１５図の矢印Ｖ方向となる。

光ファイバー１０４を伝搬した反射光１１°はその一端
から出射し、入射用レンズ１０３によって平行光とされ
る。

この反射光１１”はλ／２板１０２を通過後、Ｓ偏光状
態で偏光ビームスプリッタ１０１の膜面１０１ａに入射
し、そこで反射する。この反射光１１°は、集光レンズ
１０８で集光され、アパーチャピンホール１０６を通し
て光検出器７５によって検出される。

この光検出器７５からは、試料２３の拡大像を担持する
信号Ｓが出力される。

上述のように、λ／４板１０５と偏光ビームスプリッタ
１０１とから構成される光アイソレータを設けたことに
より、反射光１１°がレーザ１００側に戻ることがなく
なり、より大光量の反射光１１”が光検出器７５に導か
れるようになる。また、入射用レンズ１０３や光ファイ
バー１０４の端面等で反射した照明光１１が、光検出器
７５に入射することも防止され、Ｓ／Ｎの高い信号Ｓが
得られるようになる。

次に、照明光１１の光点Ｐの２次元走査について、第１
４図も参照して説明する。移動台１５は、水平に配され
た音叉１１０の一端部に、光学系１８の光軸が垂直とな
る状態で固定されている。この音叉１１０は、その基部
１１０　ｇが架台３２に固定されて、所定の固有振動数
で振動可能となっている。そして音叉１１０の他端部の
側方には、若干の間隔をおいて電磁石１１１が配設され
ている。

この電磁石１１１には、パルス電源１１２から、音叉１
１０の固有振動数と等しい周波数の矩形パルス電流が印
加される。こうして音叉１１０の他端部にパルス的磁界
が作用することにより、音叉１１０はその固有振動数で
振動する。そこで、この音叉１１０に固定されている移
動台１５は、第１３．１４図中のＸ方向（水平方向）に
高速で往復移動し、光点Ｐの主走査がなされる。

また試料台２２は架台３２に対して、上記Ｘ方向に往復
移動可能なＸ移動ステージ１０７　Ｘ、　Ｚ方向（光学
系１８の光軸方向）に往復移動可能なＺ移動ステージ１
０７２．およびＸｌＺ両方向に対して直角なＹ方向に往
復移動可能なＹ移動ステージ１０７Ｙを介して取り付け
られている。そこで、上記のようにして光点Ｐの主走査
を行なうとき、同時にＹ移動ステージ１０７　Ｙを往復
駆動させると、光点Ｐの副走査がなされる。

なお、光点Ｐの２次元走査を行なう前に、Ｘ移動ステー
ジ１０７　Ｘ、　Ｙ移動ステージ１０７　Ｙ、およびＺ
移動ステージ１０７　Ｚを適宜移動させることにより、
光学系１８に対する試料２３の位置合わせ（視野探しお
よびフォーカス調整）を行なうことができる。

また、光点Ｐの２次元走査を行なう毎に、Ｚ移動ステー
ジ１０７　Ｚを移動させることにより、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Ｓを得ることが可能となる。

（発明の効果）以上詳細に説明した通り、本発明の共焦点走査型顕微鏡
においては、送光光学系と受光光学系とを一体的に移動
台に保持させ、この移動台を往復移動させて光点の主走
査を行なうように構成したから、試料台を高速で移動さ
せる必要がなく、よって試料が飛んでしまうことを防止
可能で、また、高速走査も可能となる。

そして本発明の共焦点走査型顕微鏡においては、照明光
ビームが振られることがないから、光学系の設計が容易
となり、またガルバノメータミラーやＡＯＤ等の高価な
光偏向器が不要で簡単な構造となっているから、本装置
は従来の共焦点走査型顕微鏡に比べて安価に形成可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例による共焦点走査型顕微
鏡を示す概略正面図、第２図と第３図はそれぞれ、上記共焦点走査型顕微鏡の
要部を示す平面図と側面図、第４．５．６．７．８．９、ｌ０１１１．１２および１
３図はそれぞれ、本発明の第２．３．４．５．６．７．
８．９、ｌＯおよび１１実施例による共焦点走査型顕微
鏡を示す概略正面図、第１４図は、上記第１１実施例の共焦点走査型顕微鏡に
用いられた照明光走査機構の平面図、第１５図は、上記
第１１実施例の共焦点走査型顕微鏡に用いられた偏波面
保存光ファイバーの断面図である。１０・・・ＲＧＢレーザ　　　１１．７１・・・照明光
１１゛　・・・透過光　　　　　１１”・・・反射光１
１Ｂ・・・青色光　　　　　１１Ｇ・・・緑色光１１Ｒ
・・・赤色光　　　　　１４．２４・・・光ファイバー
１５・・・移動台１６、ＩＢＢ、１６Ｇ、１６Ｒ・・・コリメーターレン
ズ１７．１９・・・対物レンズ　　１Ｂ・・・送光光学
系２０．２０Ｂ、　２０Ｇ、　２ＯＲ，１０８・・・集
光レンズ２１・・・受光光学系　　　　２２・・・試料
台２３．７２・・・試料２６．２８．７６．９１．９２・・・ダイクロイックミ
ラー２７．２９．３１．５２．７５・・・光検出器３０
・・・ミラー　　　　　　３２・・・架台３３・・・積
層ピエゾ素子　　３４・・・ピエゾ素子駆動回路３５・
・・２次元移動ステージ３６．３９・・・モータ駆動回路　３７．４０・・・パ
ルスモータ３８・・・マイクロメータ　　　４１・・・
制御回路５１．８０・・・レーザダイオード５３．５３Ｂ、　５３Ｇ、　５３Ｒ，１０Ｂ・・・アパ
ーチャピンホール６１・・・ビームスプリッタ　７０・・・Ａｒレーサ７
３・・・蛍光　　　　　　　７４・・・干６フイルタ７
９・・・ハーフミラ− ９０Ｂ・・・青色レーザダイオード９０Ｇ・・・緑色レーザダイオード９０Ｒ・・・赤色レーザダイオード１００・・・単色光レーザ１０１・・・偏光ビームスプリッタ１．０２・・・λ／２板　　　　１０３・・・入射用レ
ンズ１０４・・・偏波面保存光ファイバー１０５・・・λ／４板Ｘ・・・Ｘ移動ステージＹ・・・Ｙ移動ステージ２・・・Ｚ移動ステージ・・・音叉　　　　　　１１１・・・電磁石・・・パル
ス電源第図第図、−一人一、第図第図第図第図第図

Claims

【特許請求の範囲】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、前記試料からの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、前記送光光学系と受光光学系とを一体的に保持する移動
台と、この移動台を、前記光点が前記試料上を一方向に主走査
するように往復移動させる主走査手段と、前記移動台と
試料台とを、前記主走査の方向とほぼ直交する方向に、
該主走査の速度よりも低い速度で相対移動させて、前記
光点を前記試料上において副走査させる副走査手段とか
らなる共焦点走査型顕微鏡。