JP2576021B2 - 透過型共焦点レーザー顕微鏡 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、資料からの透過光像を
撮像する透過型共焦点レーザー顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に共焦点レーザー顕微鏡は、１ミク
ロン前後に絞ったレーザー光スポットで資料面を走査
し、個々の位置（点）の明暗情報を光電変換センサーで
受光し、その電気的に変換した明暗情報を集積してモニ
ターテレビの拡大画面で観察するものである。これは常
に個々の位置だけが照射され、不要で有害な光が混合し
ないこと、及び資料面と共役位置で資料面走査スポット
光に準じる大きさのピンホールを介して受光するので、
デフォーカス光及び有害な光を除外できる特徴がある。
このため、従来の光学顕微鏡と比べ、同じ対物レンズを
使用しても高解像力、高コントラストが得られる。

【０００３】共焦点レーザー顕微鏡には、資料からの反
射光像を撮像する反射型と透過光像を撮像する透過型と
があり、従来の透過型共焦点レーザー顕微鏡の代表的構
成は、図２に示す概略構成のものが一般的である。この
レーザー顕微鏡は、光源１から偏光レーザー光を発光さ
せ、エクスパンダー２によってその光束を太くし、偏光
ビームスプリッター３を透過させてミラー付きガロバノ
メータであるガロバノミラー４，５によって横方向
（Ｘ），縦方向（Ｙ）方向に走査される。次いでリレー
レンズ６により視野絞り７位置（対物レンズの結像位置
相当）で一度各走査方向に対応させた位置に収束させ、
照射側対物レンズ８を通して資料９上をスポット光によ
って走査させる。

【０００４】そして、資料９を透過したレーザー光を照
射側対物レンズ８と同等の透過側対物レンズ１０を通
し、凹面鏡１１の表面に結像させる。凹面鏡１１は透過
側対物レンズ１０の瞳位置を中心とする球面を反射面と
しており、これに照射される光束は全く同じ光路を通っ
て戻される。この凹面鏡１１と透過側対物レンズ１０と
の間に偏光の方向を４５°変える１／４λ波長板１２を
設けておくことにより、前述した偏光ビームスプリッタ
ー３まで戻された反射レーザー光は、ここで１／４λ波
長板１２を往復して通過した反射光のみが反射されて直
角方向に曲げられ、集光レンズ１３を通りピンホール１
４を通して受光素子からなる資料情報検出センサー１５
に当て、光電変換して電気信号をメモリに送り込むよう
にしている。

【０００５】尚、図中１６は双眼鏡筒であり、１７は双
眼鏡筒を使用する際の光路切換器、１８は垂直落射照明
用の光源、１９は同光源用のリレーレンズである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この従来の透過型共焦
点レーザー顕微鏡は、その使用に際し、図３に示すよう
に資料台２０にプレパラート２１を置き、資料９面に照
光側対物レンズ８で合焦する。そのとき、その合焦点に
透過側対物レンズ１０を合焦するには、プレパラート２
１の厚さに応じて資料面の位置が異なるため、その都度
透過側対物レンズ１０を僅か（ΔＬ）だけシフトさせる
必要がある。通常はプレパラートを交換した場合には、
ガラス部分の厚さに±０．３ｍ／ｍ程度のばらつきがあ
る。

【０００７】このため従来は、図２に示すように光路切
換器１７を双眼鏡筒１６側の光学顕微鏡部分に切り換
え、垂直落射照明用の光源１８によって照光し、照射側
対物レンズ８を合焦するとともに、凹面鏡１１からの反
射光による像とダブらせて透過側対物レンズ１０を合焦
し、その後、光路切換器１７をレーザー光側に切り換え
る方法が採られている。

【０００８】またこの他に、透過側対物レンズ１０を、
標準厚さのプレパラートを使用した際の位置に予め合わ
せておき、照射側対物レンズ８を使った光学顕微鏡部分
で合焦した後、レーザー光に切り換え、合成モニターに
より撮像を見ながら最も解像力が良くなるように透過側
対物レンズ１０を微調整する方法が採られている。

【０００９】このような従来の装置では、特に透過側対
物レンズの合焦が面倒であり、合焦精度が低く、このた
め、高解像度が得難いという問題があった。

【００１０】本発明はこのような従来の問題にかんが
み、透過側対物レンズの合焦が手軽に、しかも正確に、
安定した状態で行える透過型共焦点レーザー顕微鏡の提
供を目的としてなされたものである。

【００１１】

【課題を達成するための手段】上述の如き従来の問題を
解決し、所期の目的を達成するための本発明の要旨とす
るところは、第１、対物レンズを通して集光されたレー
ザースポット光を資料表面側から照射して走査させ、該
レーザースポット光の該資料の裏側への透過光を前記照
射側対物レンズと同等の透過側対物レンズを通し、該レ
ンズで結像させた位置に設けた凹面鏡に反射させて逆行
させ、該逆行光を受光素子に受光させるようにしてなる
型式の透過型共焦点レーザー顕微鏡において、透過側対
物レンズの後方に前記凹面鏡への光路と異なった向きに
切り換える光路切換器を備え、該光路切換器によって切
換えられた別の光路の前記凹面鏡と同等位置に透過側対
物レンズ合焦用の光源により照射されるターゲットを備
えたことを特徴としてなる透過型共焦点レンズ顕微鏡
（請求項１）にあり、第２に、該顕微鏡において、透過
側対物レンズを光学軸方向に移動できる対物レンズ部と
固定配置のリレーレンズ部とをもって構成し、合焦のた
めの対物レンズ部の移動がリレーレンズ部以後の光路に
変化を生じさせないようにしたこと（請求項２）にあ
る。

【００１２】

【作用】本発明の透過型共焦点レーザー顕微鏡では、照
射側対物レンズの合焦は従来と同様の光学顕微鏡部分に
より照光しながら、資料台（ステージ）を移動させて合
焦する。また透過側対物レンズの合焦は、該対物レンズ
から凹面鏡に到る光路をターゲット側に切り換え、合焦
用の光源より照光し、光学顕微鏡部分で見ながら透過側
対物レンズを調節し、ターゲットを合焦させることによ
り、両対物レンズを完全な共焦点とすることができる
（請求項１）。

【００１３】また、請求項２の発明では、透過側対物レ
ンズを移動する対物レンズ部と固定配置のリレーレンズ
部とをもって構成しているため、対物レンズ部のみを移
動させることにより合焦操作がなされ、このため、リレ
ーレンズ以後の凹面鏡や光路切換装置、及びターゲット
を安定した固定ブロックに内蔵することができる。

【００１４】

【実施例】次に本発明の実施例を図１について説明す
る。尚、前述した従来例と同じ部分には同じ名称及び同
じ符号を付してその詳細説明を省略する。

【００１５】この実施例では、偏光レーザー光を発光す
る光源１から資料９に到る光学系、及び垂直落射照明用
の光源１８及び双眼鏡筒１７から資料９に到る光学顕微
鏡部分の構成は、図２の従来例と同様である。

【００１６】実施例では、資料台２０下に備えられる透
過側対物レンズ１０を、位置が固定されたリレーレンズ
部１０ｂと、このリレーレンズ部１０ｂに対して光学軸
方向に移動できるように組み込まれた対物レンズ部１０
ａとから構成されている。そして対物レンズ部１０ａは
無限遠鏡筒長対物レンズと同等の、また対物レンズ部１
０ｂは望遠鏡対物レンズに類似の結像レンズと同等の特
性をもったものをもって構成しており、対物レンズ部１
０ａとリレーレンズ部１０ｂとの間隔を変化させてもリ
レーレンズ部１０ｂ以後の光学的性能は変らないように
なっている。

【００１７】また、透過側対物レンズ１０以後の光路に
は１／４λ波長板１２の後方に光路切換器２４が設けら
れている。この光路切換器２４は、直角の二方向に光路
を切換える全反射プリズム２４ａ，２４ｂからなってい
る。そして一方の全反射プリズム２４ａは凹面鏡１１に
向けて直角に光路を折り曲げるようにしており、もう一
つの全反射プリズム２４ｂは合焦用ターゲット２５側に
直角に光路を折り曲げるようにしている。

【００１８】凹面鏡１１は、プリズム２４ａを反射して
来るレーザー光が透過側対物レンズ１０によって結像さ
れる位置に凹面があり、かつ、同対物レンズ１０の瞳位
置を凹面の中心としている。

【００１９】また、ターゲット２５は、凹面鏡１１の反
射面と同じく透過側対物レンズによる結像位置に設けら
れ、例えば円形リングをもって構成されている。そし
て、リレーレンズ２６を通して光源２７により照射する
ようになっている。尚、リレーレンズ２６以下の部分は
固定ブロック３０内固定されている。また、プリズム２
４ａ，２４ｂは一つのプリズムを回転させることによっ
て共用してもよい。

【００２０】このように構成されるレーザー顕微鏡は、
図１に示すように従来と同様、光源１から偏光レーザー
光を発光させ、エクスパンダー２、偏光ビームスプリッ
ター３、ガロバノミラー４，５、リレーレンズ６、視野
及び照射側対物レンズ８を通して資料９に結像させたス
ポット光にて該資料９面を走査させる。その透過光を透
過側対物レンズ１０を通し、反射プリズム２４ａにて光
路を曲げて凹面鏡１１にて反射させる。反射光は同光路
を逆に通って偏光ビームスプリッタ３まで来ると、その
反射光のみが反射されて直角に光路が曲げられ、集光レ
ンズ１３を通り、受光素子からなる資料情報検出センサ
ー１５にて検出させる。

【００２１】照射側対物レンズ８の合焦は、図１に示す
ように双眼鏡筒１７及び垂直落射照明用の光源１８を使
用して資料９を見ながら資料台２０を上下させて対物レ
ンズ８に合焦する。

【００２２】また、透過側対物レンズ１０の合焦は、光
路切換器２４をターゲット２５側の光路に切換え、光源
２７を点灯させ、光源１８を使用しないで双眼鏡筒１７
を肉眼でのぞき、対物レンズ部１０ａのみを移動させて
ターゲット２５に合焦する。

【００２３】このようにして両対物レンズ８，１０を合
焦させた後、上側の光路切換器１７を光学顕微鏡部分か
らレーザー光発光側光路に切り換えるとともに、下側の
切換器２４を凹面鏡１１側に切り換えて、前述したレー
ザー光による透視を行う。

【００２４】尚、照射側対物レンズ８に対する資料の合
焦は、垂直落射照明用の光源１８を使用せずに光源２７
によって照明しつつ行ってもよい。

【００２５】

【発明の効果】上述したように本発明においては、透過
側対物レンズの後方側光路に凹面鏡と同等位置に合焦用
のターゲットを置き、これを光学顕微鏡部分を使用して
見つつ合焦させるようにしたことにより、透過側対物レ
ンズの合焦が、容易かつ、迅速に、しかも高い正確度に
て行われることとなったものである。

【００２６】また、透過側対物レンズを対物レンズ部と
リレーレンズ部とをもって構成し、対物レンズ部のみの
移動が、リレーレンズ部以後の光路に変化を生じさせな
いようにしたことにより、リレーレンズ部及びそれ以後
の凹面鏡及びターゲットに到る光学係部材を共通の移動
しない固定ブロック内に内蔵することができ、このた
め、資料台上下の光軸を完全に一致させた高精度の透過
型共焦点レーザー顕微鏡が容易に得られることとなった
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す線図である。

【図２】従来例を示す線図である。

【図３】（イ）（ロ）は従来の透過型共焦点レーザー顕
微鏡の対物レンズ部の移動を比較した線図である。

【符号の説明】

１ レーザー光 ３ 偏光ビームスプリッター ４，５ ガロバノミラー ６ リレーレンズ ８ 照射側対物レンズ ９ 資料 １０ 透過側対物レンズ １０ａ 対物レンズ部 １０ｂ リレーレンズ部 １１ 凹面鏡 １２ 波長板 １３ 集光レンズ １４ ピンホール １５ 資料情報検出センサ １７ 双眼鏡筒 １８，２７ 光源 １９ リレーレンズ ２０ 資料台 ２１ プレパラート ２４ 光路切換器 ２４ｂ，２４ｂ 反射プリズム ２５ 合焦用ターゲット ２６ リレーレンズ ３０ 固定ブロック

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対物レンズを通して集光されたレーザー
   スポット光を資料表面側から照射して走査させ、該レー
   ザースポット光の該資料の裏側への透過光を前記照射側
   対物レンズと同等の透過側対物レンズを通し、該レンズ
   で結像させた位置に設けた凹面鏡に反射させて逆行さ
   せ、該逆行光を受光素子に受光させるようにしてなる型
   式の透過型共焦点レーザー顕微鏡において、透過側対物
   レンズの後方に前記凹面鏡への光路と異なった向きに切
   り換える光路切換器を備え、該光路切換器によって切換
   えられた別の光路の前記凹面鏡と同等位置に透過側対物
   レンズ合焦用の光源により照射されるターゲットを備え
   たことを特徴としてなる透過型共焦点レンズ顕微鏡。
2. 【請求項２】 透過側対物レンズを光学軸方向に移動で
   きる対物レンズ部と固定配置のリレーレンズ部とをもっ
   て構成し、合焦のための対物レンズ部の移動がリレーレ
   ンズ部以後の光路に変化を生じさせないようにしてなる
   請求項１に記載の透過型共焦点レーザー顕微鏡。