(57)【要約】【課題】暗視野観察で共焦点画像を取得することができる共焦点レーザ走査型顕微鏡の技術を提供する。【解決手段】共焦点レーザ走査型顕微鏡１００は、レーザ光を照明光Ｌ１として出射する半導体レーザ１と、照明光Ｌ１を試料Ｓに照射し、試料Ｓからの光を取り込む対物レンズ７と、対物レンズ７の瞳面または対物レンズ７の瞳面と光学的に共役な面若しくはその近傍に配置され、試料Ｓからの光のうちの試料Ｓに照射された照明光Ｌ１が正反射した正反射光Ｌ２を遮断する絞り４と、を備える。【選択図】図１
2014240936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を照明光として出射するレーザ光源と、
前記照明光を試料に照射し、前記試料からの光を取り込む対物レンズと、
前記対物レンズの瞳面、または、前記対物レンズの瞳面と光学的に共役な面若しくはその近傍に配置され、前記試料からの光のうちの前記試料に照射された前記照明光が正反射した光を遮断する絞りと、を備える
ことを特徴とする共焦点レーザ走査型顕微鏡。
【請求項２】
請求項１に記載の共焦点レーザ走査型顕微鏡において、さらに、
前記レーザ光源と前記対物レンズの間の光路上に配置され、前記試料を前記照明光で走査するための走査部を備え、
前記絞りは、前記レーザ光源と前記走査部の間の光路上であって前記対物レンズの瞳面と光学的に共役な面またはその近傍に配置される
ことを特徴とする共焦点レーザ走査型顕微鏡。
【請求項３】
請求項２に記載の共焦点レーザ走査型顕微鏡において、
前記絞りは、前記照明光の軸上主光線に対して対称な領域が光を遮断する遮光部となるように開口が形成された絞りである
ことを特徴とする共焦点レーザ走査型顕微鏡。
【請求項４】
請求項３に記載の共焦点レーザ走査型顕微鏡において、さらに、
前記照明光の軸上主光線に対する前記開口の向きを変化させるように前記絞りを移動させる第１の絞り移動機構を備える
ことを特徴とする共焦点レーザ走査型顕微鏡。
【請求項５】
請求項２に記載の共焦点レーザ走査型顕微鏡において、
前記絞りは、前記絞りが移動することで前記レーザ光源と前記走査部の間の光路上に切り替えて配置される複数の開口が形成された絞りであり、
前記複数の開口の各々は、前記光路上に配置されたときに前記照明光の軸上主光線に対して対称な領域が光を遮断する遮光部となるように形成された開口である
ことを特徴とする共焦点レーザ走査型顕微鏡。
【請求項６】
請求項５に記載の共焦点レーザ走査型顕微鏡において、さらに、
前記複数の開口は、前記光路上に配置されたときに前記照明光の軸上主光線に対する向きが異なる
ことを特徴とする共焦点レーザ走査型顕微鏡。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の共焦点レーザ走査型顕微鏡において、さらに、
前記複数の開口から選択された開口が前記レーザ光源と前記走査部の間の光路上に配置されるように前記絞りを移動させる第１の絞り移動機構を備える
ことを特徴とする共焦点レーザ走査型顕微鏡。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の共焦点レーザ走査型顕微鏡において、さらに、
前記絞りを前記照明光の軸上主光線と直交する方向に移動させる第２の絞り移動部を備える
ことを特徴とする共焦点レーザ走査型顕微鏡。
【請求項９】
請求項１に記載の共焦点レーザ走査型顕微鏡において、
前記絞りは、前記照明光の軸上主光線と直交する異なる方向に移動するように設けられた複数の遮光板を含み、
前記共焦点レーザ走査型顕微鏡は、さらに、前記照明光の軸上主光線に対して前記絞りの開口と対称な領域が光を遮断する遮蔽部となるように、前記複数の遮光板を移動させる遮光板
移動機構を備える
ことを特徴とする共焦点レーザ走査型顕微鏡。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の共焦点レーザ走査型顕微鏡において、
前記絞りは、前記レーザ光源と前記走査部の間の光路上に対して挿脱可能に配置される
ことを特徴とする共焦点レーザ走査型顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共焦点レーザ走査型顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
共焦点レーザ走査型顕微鏡（Confocal laser scanning microscopy）は、共焦点光学系を備えた顕微鏡である。共焦点レーザ走査型顕微鏡では、共焦点光学系により合焦部分からの光のみが検出器に入射するため、通常の顕微鏡光学系（即ち、非共焦点光学系）で取得される非共焦点画像よりも分解能、コントラスト及びＳ／Ｎ比が高い共焦点画像を取得することができる。
【０００３】
共焦点レーザ走査型顕微鏡は、回路基板の検査や生体試料の観察などさまざまな用途で広く用いられていて、例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示される共焦点レーザ走査型顕微鏡は、共焦点光学系に加えて通常の顕微鏡光学系を備えていて、観察法に応じて光学素子を交換することで、様々な観察法に対応することができるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１７３５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に開示される共焦点レーザ顕微鏡では、明視野観察については、共焦点画像と非共焦点画像の両方を得ることができるのに対して、暗視野観察については、非共焦点画像しか得られない。上述したように、一般に、共焦点画像は非共焦点画像よりも高い分解能、コントラスト、Ｓ／Ｎ比を有するのだから、暗視野観察においても共焦点画像を取得できることが望ましい。
【０００６】
以上のような実情を踏まえ、暗視野観察で共焦点画像を取得することができる共焦点レーザ走査型顕微鏡の技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、レーザ光を照明光として出射するレーザ光源と、前記照明光を試料に照射し、前記試料からの光を取り込む対物レンズと、前記対物レンズの瞳面、または、前記対物レンズの瞳面と光学的に共役な面若しくはその近傍に配置され、前記試料からの光のうちの前記試料に照射された前記照明光が正反射した光を遮断する絞りと、を備える共焦点レーザ走査型顕微鏡を提供する。
【０００８】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の共焦点レーザ走査型顕微鏡において、さらに、前記レーザ光源と前記対物レンズの間の光路上に配置され、前記試料を前記照明光で走査するための走査部を備え、前記絞りは、前記レーザ光源と前記走査部の間の光路上であって前記対物レンズの瞳面と光学的に共役な面またはその近傍に配置される共焦点レーザ走査型顕微鏡を提供する。
【０００９】
本発明の第３の態様は、第２の態様に記載の共焦点レーザ走査型顕微鏡において、前記絞りは、前記照明光の軸上主光線に対して対称な領域が光を遮断する遮光部となるように開口が形成された絞りである共焦点レーザ走査型顕微鏡を提供する。
【００１０】
本発明の第４の態様は、第３の態様に記載の共焦点レーザ走査型顕微鏡において、さらに、前記照明光の軸上主光線に対する前記開口の向きを変化させるように前記絞りを移動させる第１の絞り移動機構を備える共焦点レーザ走査型顕微鏡を提供する。
【００１１】
本発明の第５の態様は、第２の態様に記載の共焦点レーザ走査型顕微鏡において、前記絞りは、前記絞りが移動することで前記レーザ光源と前記走査部の間の光路上に切り替えて配置される複数の開口が形成された絞りであり、前記複数の開口の各々は、前記光路上に配置されたときに前記照明光の軸上主光線に対して対称な領域が光を遮断する遮光部となるように形成された開口である共焦点レーザ走査型顕微鏡を提供する。
【００１２】
本発明の第６の態様は、第５の態様に記載の共焦点レーザ走査型顕微鏡において、さらに、前記複数の開口は、前記光路上に配置されたときに前記照明光の軸上主光線に対する向きが異なる共焦点レーザ走査型顕微鏡を提供する。
【００１３】
本発明の第７の態様は、第５の態様または第６の態様に記載の共焦点レーザ走査型顕微鏡において、さらに、前記複数の開口から選択された開口が前記レーザ光源と前記走査部の間の光路上に配置されるように前記絞りを移動させる第１の絞り移動機構を備える共焦点レーザ走査型顕微鏡を提供する。
【００１４】
本発明の第８の態様は、第１の態様乃至第７の態様のいずれか１つに記載の共焦点レーザ走査型顕微鏡において、さらに、前記絞りを前記照明光の軸上主光線と直交する方向に移動させる第２の絞り移動部を備える共焦点レーザ走査型顕微鏡を提供する。
【００１５】
本発明の第９の態様は、第１の態様に記載の共焦点レーザ走査型顕微鏡において、前記絞りは、前記照明光の軸上主光線と直交する異なる方向に移動するように設けられた複数の遮光板を含み、前記共焦点レーザ走査型顕微鏡は、さらに、前記照明光の軸上主光線に対して前記絞りの開口と対称な領域が光を遮断する遮蔽部となるように、前記複数の遮光板を移動させる遮光板移動機構を備える共焦点レーザ走査型顕微鏡を提供する。
【００１６】
本発明の第１０の態様は、第１の態様乃至第９の態様のいずれか１つに記載の共焦点レーザ走査型顕微鏡において、前記絞りは、前記レーザ光源と前記走査部の間の光路上に対して挿脱可能に配置される共焦点レーザ走査型顕微鏡を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、暗視野観察で共焦点画像を取得することができる共焦点レーザ走査型顕微鏡の技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例１に係る共焦点レーザ走査型顕微鏡、並びに、照明光及び正反射光の光路を例示した図である。
【図２】本発明の実施例１に係る共焦点レーザ走査型顕微鏡、及び、散乱光の光路を例示した図である。
【図３】本発明の実施例１に係る共焦点レーザ走査型顕微鏡の絞りを例示した図である。
【図４】本発明の実施例１に係る共焦点レーザ走査型顕微鏡の絞りの別の例を示した図である。
【図５】本発明の実施例１に係る共焦点レーザ走査型顕微鏡の絞りを移動させる絞り移動機構を例示した図である。
【図６】本発明の実施例１に係る共焦点レーザ走査型顕微鏡の絞りを移動させる絞り移動機構の別の例を示した図である。
【図７】試料が傾いている場合における正反射光の光路を例示した図である。
【図８】本発明の実施例２に係る共焦点レーザ走査型顕微鏡、並びに、照明光、正反射光及び散乱光の光路を例示した図である。
【図９Ａ】本発明の実施例２に係る共焦点レーザ走査型顕微鏡の絞りを例示した図であり、開口の切り替え前の状態を示している。
【図９Ｂ】本発明の実施例２に係る共焦点レーザ走査型顕微鏡の絞りを例示した図であり、開口の切り替え後の状態を示している。
【図１０Ａ】本発明の実施例３に係る共焦点レーザ走査型顕微鏡の絞りを例示した図であり、第１の状態を示している。
【図１０Ｂ】本発明の実施例３に係る共焦点レーザ走査型顕微鏡の絞りを例示した図であり、第２の状態を示している。
【図１０Ｃ】本発明の実施例３に係る共焦点レーザ走査型顕微鏡の絞りを例示した図であり、第３の状態を示している。
【図１０Ｄ】本発明の実施例３に係る共焦点レーザ走査型顕微鏡の絞りを例示した図であり、第４の状態を示している。
【図１１】ディスクスキャン型の共焦点レーザ走査型顕微鏡を例示した図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１９】
図１及び図２は、本実施例に係る共焦点レーザ走査型顕微鏡１００を示した図である。なお、図１には、共焦点レーザ走査型顕微鏡とともに照明光Ｌ１の光路とその照明光が試料Ｓで正反射した正反射光Ｌ２の光路が示されている。図２には、共焦点レーザ走査型顕微鏡とともに照明光Ｌ１が照射された試料Ｓで散乱または回折した光（以降、これらをまとめて散乱光と記す）Ｌ３の光路が示されている。
【００２０】
図１及び図２に示す共焦点レーザ走査型顕微鏡１００は、絞り４を光路に対して挿脱することで、明視野観察と暗視野観察を切り替えることができる顕微鏡であり、明視野観察と暗視野観察の両方で共焦点画像を取得することができる。
【００２１】
共焦点レーザ走査型顕微鏡１００は、半導体レーザ１と、コリメートレンズ２と、ビームスプリッタ３と、絞り４と、ガルバノミラー５と、瞳リレーレンズ６と、対物レンズ７と、結像レンズ８と、共焦点ピンホール板９と、検出器１０と、図示しない制御装置を備えている。なお、制御装置は、ガルバノミラー５の走査位置情報と検出器１０からの輝度信号から共焦点画像を生成する画像生成装置である。
【００２２】
共焦点レーザ走査型顕微鏡１００の構成は、絞り４を備える点を除き、一般的な共焦点レーザ走査型顕微鏡の構成と同様である。その絞り４は、半導体レーザ１とガルバノミラー５の間の光路上、より詳細には、半導体レーザ１とビームスプリッタ３の間の光路上に対して挿脱可能に配置されている。共焦点レーザ走査型顕微鏡１００では、絞り４が光路上に挿入された状態で暗視野観察が、絞り４が光路外に外された状態で明視野観察が、行われる。
【００２３】
半導体レーザ１は、レーザ光を照明光Ｌ１として出射するレーザ光源である。半導体レーザ１から出射した照明光Ｌ１は、コリメートレンズ２でコリメートされてビームスプリッタ３に入射する。ビームスプリッタ３は、例えば、ハーフミラーであり、入射した照明光Ｌ１を透過させて、絞り４に入射させる。絞り４では、平行光束として入射する照明光Ｌ１の一部が遮断される。なお、絞り４の詳細については、後述する。
【００２４】
絞り４を通過した照明光Ｌ１は、半導体レーザ１と対物レンズ７の間の光路上に配置されたガルバノミラー５で偏向されて、瞳リレーレンズ６を介して対物レンズ７に入射する。そして、対物レンズ７によって試料Ｓに照射される。
【００２５】
なお、ガルバノミラー５は対物レンズ７の瞳面と光学的に共役な面またはその近傍に配置されているため、ガルバノミラー５の角度の変更により対物レンズ７の瞳面に入射する照明光Ｌ１の光束の角度が変化する。対物レンズ７の瞳面に入射する照明光Ｌ１の光束の角度によって試料Ｓ上での照明光Ｌ１の集光位置が対物レンズ７の光軸と直交するＸＹ方向に変化することから、ガルバノミラー５を制御することで試料Ｓを２次元に走査することができる。即ち、ガルバノミラー５は、試料Ｓを照明光Ｌ１で走査するための走査部である。
【００２６】
照明光Ｌ１が照射された試料Ｓでは、試料Ｓで正反射した光である正反射光Ｌ２と試料Ｓ上の異物や傷で散乱または回折した散乱光Ｌ３が生じる。正反射光Ｌ２は図１に、散乱光Ｌ３は図２に示されている。これらの光は対物レンズ７によって取り込まれ、瞳リレーレンズ６及びガルバノミラー５を介して、絞り４に入射する。
【００２７】
絞り４は、図３に示すように、照明光Ｌ１の軸上主光線ＡＸに対して開口４ａと遮光部４ｂが対称に設けられた絞りであり、半導体レーザ１とガルバノミラー５の間の光路上であって対物レンズ７の瞳面と光学的に共役な面またはその近傍に配置されている。なお、ガルバノミラー５も対物レンズ７の瞳面と光学的に共役な面またはその近傍に配置されていることから、本実施例では、絞り４は、ガルバノミラー５の近傍で且つ半導体レーザ１側に配置されている。
【００２８】
照明光Ｌ１と正反射光Ｌ２は、対物レンズ７の瞳面またはその共役な面では、軸上主光線ＡＸに対して対称な位置にそれぞれ平行光束として入射する。このため、上述した位置に配置された絞り４では、開口４ａを通過した照明光Ｌ１が試料Ｓで正反射することにより生じる正反射光Ｌ２は、ほとんどすべて遮光部４ｂに入射することになり、図１に示すように絞り４で遮断される。従って、正反射光Ｌ２は、検出器１０で検出されない。
【００２９】
一方、試料Ｓからの散乱光Ｌ３は、絞り４において開口４ａにも遮光部４ｂにも入射する。このため、遮光部４ｂに入射した散乱光Ｌ３は絞り４で遮断されるが、開口４ａに入射した散乱光Ｌ３は図２に示すように絞り４を通過する。絞り４を通過した散乱光Ｌ３は、ビームスプリッタ３で反射し、結像レンズ８を介して共焦点ピンホール板９に形成された共焦点ピンホールを通過して検出器１０で検出される。
【００３０】
以上では、試料Ｓからの光のうち集光位置からの光のみについて説明したが、集光位置以外からの光は、正反射光であっても散乱光であっても、共焦点ピンホール板９で遮断される。これは、共焦点ピンホールが対物レンズ７の焦点位置と光学的に共役な位置、つまり、集光位置とも光学的に共役な位置に形成されているからである。
【００３１】
このように、共焦点レーザ走査型顕微鏡１００では、絞り４が光路上に挿入された状態では、集光位置からの散乱光Ｌ３のみが検出器１０で検出される。従って、本実施例に係る共焦点レーザ走査型顕微鏡１００によれば、暗視野用の対物レンズを用いることなく、暗視野観察における共焦点画像を取得することができる。そして、共焦点画像により試料Ｓを暗視野観察することで、従来の暗視野観察よりも高い解像度、高いコントラスト、及び、高いＳ／Ｎ比で、試料Ｓを観察することができる。
【００３２】
また、絞り４を光路から外された状態では、共焦点レーザ走査型顕微鏡１００は通常の共焦点レーザ走査型顕微鏡と同様の構成であるので、絞り４を光路から外すことで、明視野観察における共焦点画像も取得することができる。このため、共焦点レーザ走査型顕微鏡１００によれば、絞り４を光路に対して挿脱するだけで、明視野観察と暗視野観察を切り替えることができる。
【００３３】
図１及び図２では、絞り４は、ビームスプリッタ３とガルバノミラー５の間の光路上であって対物レンズ７の瞳面と光学的に共役な面またはその近傍に配置されている例を示したが、絞り４が配置される面はこれに限られない。照明光Ｌ１と正反射光Ｌ２が光軸に対して略対称な位置に入射する面であればよく、従って、対物レンズ７の瞳面に配置されてもよい。即ち、絞り４は、対物レンズ７の瞳面または対物レンズ７の瞳面と光学的に共役な面若しくはその近傍に配置されればよい。なお、絞り４を対物レンズ７の瞳面と光学的に共役な面の近傍に配置する場合には、ガルバノミラー５よりも光源側に配置する。これは、ガルバノミラー５よりも試料Ｓ側に配置すると、瞳共役面からの距離がわずかであってもガルバノミラー５の角度によって光束が通る領域が変化してしまうため、正反射光が遮光部４ｂで十分に遮断されない場合があるからである。
【００３４】
また、対物レンズ７の瞳面または対物レンズ７の瞳面と光学的に共役な面若しくはその近傍に絞り４を配置することは、絞り４で回折した光の影響を最小限に抑えることができる点でも望ましい。レーザ光はコヒーレント光であるので光路中に絞り４が配置されるとレーザ光は絞り４で回折する。しかしながら、対物レンズ７の瞳面または瞳面と光学的に共役な面に絞り４が配置されている場合であれば、照明光Ｌ１が絞り４で回折してもその正反射光Ｌ２は絞り４では強度ムラの原因となる干渉縞を生じさせない。つまり、絞り４では照明光Ｌ１と正反射光Ｌ２が入射する位置の対称性が維持される。このため、絞り４で生じた回折の影響を受けることなく、正反射光Ｌ２を良好に遮断することができる。このような観点からも、対物レンズ７の瞳面または対物レンズ７の瞳面と光学的に共役な面若しくはその近傍に絞り４を配置することが望ましい。
【００３５】
図３では、照明光Ｌ１の軸上主光線ＡＸに対して開口４ａと遮光部４ｂが対称に設けられた絞り４が例示されたが、共焦点レーザ走査型顕微鏡１００の絞りは、試料ＳＰからの光のうちの試料ＳＰに照射された照明光が正反射した正反射光を遮断すればよい。このため、そのような機能が実現される限り、図３に示す絞り４に限られない。対物レンズ７の瞳面または対物レンズ７の瞳面と光学的に共役な面若しくはその近傍では、照明光Ｌ１と正反射光Ｌ２はほぼ対称な位置に入射する。このため、このような位置に絞りが配置されている場合、正反射光を遮断するためには絞りは照明光Ｌ１の軸上主光線ＡＸに対して対称な領域が光を遮断する遮光部となるように開口が形成された絞りであればよく、例えば、図４に示す絞り１４であってもよい。
【００３６】
また、共焦点レーザ走査型顕微鏡１００は、さらに、照明光Ｌ１の軸上主光線ＡＸに対する開口４ａの向きを変化させるように絞り４を移動させる絞り移動機構（第１の絞り移動機構）を備えてもよい。第１の絞り移動機構は、例えば、図５に示すように、絞り４を配置する回転ステージ２４と、回転ステージ２４を駆動する駆動部２５と、から構成される。
【００３７】
第１の絞り移動機構により開口４ａの向きを変化させることで、試料Ｓを照明する方向（試料Ｓの照明方向）を変化させることができる。このため、試料Ｓに特定の照明方向では検出しにくい傷などがある場合であっても、照明方向を変更して共焦点画像を取得することで試料Ｓをより確実に観察することができる。
【００３８】
また、共焦点レーザ走査型顕微鏡１００は、照明光Ｌ１の軸上主光線ＡＸに対する開口４ａの向きを変化させるように絞り４を移動させる絞り移動機構（第１の絞り移動機構）に加えて、絞り４を軸上主光線ＡＸと直交する方向に移動させる絞り移動機構（第２の絞り移動機構）を備えてもよい。第２の絞り移動機構は、例えば、図６に示すように、ＸＹ方向に移動するＸＹステージ４４と、ＸＹステージ４４をそれぞれＸ方向、Ｙ方向に駆動する駆動部４５、駆動部４６とから構成され、ＸＹステージ４４には、絞り４または絞り４が配置された回転ステージ２４が配置される。
【００３９】
試料Ｓの表面が軸上主光線ＡＸと直交していない場合、つまり、試料Ｓの表面の法線が軸上主光線ＡＸに対して傾いている場合には、図７に示すように絞り４において正反射光Ｌ２は照明光Ｌ１（図示せず）と対称な位置に入射しない。このため、正反射光Ｌ２が図１に示す場合よりも開口側にずれている場合には正反射光Ｌ２が適切に遮断されない状態となり、正反射光Ｌ２が図１に示す場合よりも遮光部側にずれている場合には照明光Ｌ１が過剰に遮光された状態となる。共焦点レーザ走査型顕微鏡１００が第２の絞り移動機構を備えている場合には、第２の絞り移動機構により正反射光Ｌ２が遮光部４ｂで適切に遮断され且つできる限り多くの照明光Ｌ１が開口４ａを通過する位置に絞り４を移動させることで、試料Ｓの表面が軸上主光線ＡＸと直交していない場合であっても、暗視野観察で共焦点画像を取得することができる。なお、第１の移動機構と第２の移動機構の両方によって絞り４を適切な位置に移動させても良い。
【実施例２】
【００４０】
図８は、本実施例に係る共焦点レーザ走査型顕微鏡、並びに、照明光、正反射光及び散乱光の光路を例示した図である。図８に例示される共焦点レーザ走査型顕微鏡２００は、絞り４の代わりに絞り３４及び回転機構３５を備える点、及び、レボルバ１１に複数の対物レンズ（対物レンズ７ａ、対物レンズ７ｂ）が保持されている点が、実施例１に係る共焦点レーザ走査型顕微鏡１００と異なっている。なお、絞り３４は、絞り４と同様の面に配置される。
【００４１】
絞り３４は、図９Ａ及び図９Ｂに示されるように、複数の開口（開口３４ａ、開口３４ｃ、開口３４ｄ）が形成された絞りである。回転機構３５は、複数の開口から選択された開口が半導体レーザ１とガルバノミラー５の間の光路上に配置されるように、絞り３４を移動させる絞り移動機構（第１の絞り移動機構）である。回転機構３５の回転に伴って絞り３４が回転することで、絞り３４に形成された複数の開口が半導体レーザ１とガルバノミラー５の間の光路上に切り替えて配置される。
【００４２】
開口３４ａは、照明光Ｌ１の光束径（より厳密には、瞳共役面に投影された対物レンズの瞳像の径）よりも大きな径を有する明視野観察用の開口である。開口３４ｃ及び開口３４ｄの各々は、光路上に配置されたときに照明光Ｌ１の軸上主光線ＡＸに対して対称な領域が光を遮断する遮光部３４ｂとなるように形成された暗視野観察用の開口である。
【００４３】
図９Ａは、開口３４ｃが光路上に配置された状態を示し、図９Ｂは、図９Ａの状態から絞り３４が時計回りに回転して開口３４ｄが光路上に配置された状態を示している。図９Ａ及び図９Ｂに示されるように、開口３４ｃと開口３４ｄは、光路上に配置されたときに照明光Ｌ１の軸上主光線ＡＸに対する向きが９０度異なるように形成されている。
【００４４】
以上のように構成された本実施例に係る共焦点レーザ走査型顕微鏡２００によっても、実施例１に係る共焦点レーザ走査型顕微鏡１００と同様に、開口３４ｃまたは開口３４ｄを光路上に配置することで、暗視野用の対物レンズを用いることなく、暗視野観察における共焦点画像を取得することが可能である。
【００４５】
また、共焦点レーザ走査型顕微鏡２００では、開口３４ａを光路上に配置することで、明視野観察における共焦点画像を取得することが可能である。従って、回転機構３５で絞り３４を回転させるだけで、絞り３４を取り外すことなく、明視野観察と暗視野観察を切り替えることができる。
【００４６】
さらに、共焦点レーザ走査型顕微鏡２００では、回転機構３５で絞り３４を回転させて光路上に配置される開口を切り替えることで、開口の向きを変更することができる。このため、実施例１に係る共焦点レーザ走査型顕微鏡１００と同様に、試料Ｓに特定の照明方向では検出しにくい傷などがある場合であっても、照明方向を変更して共焦点画像を取得することで試料Ｓをより確実に観察することができる。
【００４７】
共焦点レーザ走査型顕微鏡２００では、レボルバ１１を回転させることで光路上に配置される対物レンズを切り替えることができる。光路上に配置された対物レンズの光軸の位置は、対物レンズやレボルバ１１の製造誤差が原因で対物レンズ毎にわずかに異なることがあり、その結果、遮光部３４ｂで正反射光Ｌ２が適切に遮断されないことがある。このような場合には、正反射光Ｌ２が適切に遮断されるように、回転機構３５で絞り３４を回転させて開口の位置を微調整してもよい。これにより、対物レンズによらず、暗視野観察で高いコントラストの共焦点画像を取得することができる。
【００４８】
その他、共焦点レーザ走査型顕微鏡２００でも、実施例１に係る共焦点レーザ走査型顕微鏡１００と同様に、第１の絞り移動機構に加えて、絞り３４を軸上主光線ＡＸと直交する方向に移動させる第２の絞り移動機構を備えてもよい。
【実施例３】
【００４９】
本実施例に係る共焦点レーザ走査型顕微鏡は、絞り４の代わりに、図１０Ａから図１０Ｄに示す絞り５４を備えている点が、実施例１に係る共焦点レーザ走査型顕微鏡１００と異なっている。なお、絞り５４は、絞り４と同様の面に配置される。
【００５０】
絞り５４は、遮光板移動機構（駆動部５５ａ、駆動部５５ｂ）によって互いに照明光Ｌ１の軸上主光線ＡＸと直交する異なる方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動可能に設けられた複数の遮光板（遮光板５４ａ、遮光板５４ｂ）を含んでいる。
【００５１】
駆動部５５ａ及び駆動部５５ｂは、照明光Ｌ１の軸上主光線ＡＸに対して絞り５４の開口と対称な領域が光を遮断する遮蔽部となるように、遮光板５４ａ及び遮光板５４ｂを移動させる。これにより、正反射光Ｌ２が遮光板５４ａまたは遮光板５４ｂで遮断される。このため、本実施例に係る共焦点レーザ走査型顕微鏡によっても、実施例１に係る共焦点レーザ走査型顕微鏡１００と同様に、暗視野用の対物レンズを用いることなく、暗視野観察における共焦点画像を取得することができる。
【００５２】
また、駆動部５５ａ及び駆動部５５ｂにより、遮光板５４ａ及び遮光板５４ｂを照明光Ｌ１の光束が通過する領域ＬＲから逸れた位置に移動させることで、明視野観察における共焦点画像を取得することもできる。従って、共焦点レーザ走査型顕微鏡３００では、駆動部５５ａ及び駆動部５５ｂにより遮光板５４ａ及び遮光板５４ｂを移動させるだけで、絞り５４全体を取り外すことなく、明視野観察と暗視野観察を切り替えることができる。
【００５３】
また、遮光板５４ａと遮光板５４ｂは、４５度ずつ異なる角度の４辺（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４）を有している。このため、軸上主光線ＡＸ上にこれらの４辺を選択的に配置することで、照明方向を４５度ずつ変化させることができる。従って、本実施例に係る共焦点レーザ走査型顕微鏡でも、実施例１に係る共焦点レーザ走査型顕微鏡１００と同様に、試料Ｓに特定の照明方向では検出しにくい傷などがある場合であっても、照明方向を変更して共焦点画像を取得することで試料Ｓをより確実に観察することができる。なお、図１０Ａから図１０Ｄには、それぞれ４５度ずつ異なる照明方向を実現する絞り５４の配置が示されている。  
【００５４】
さらに、遮光板５４ａ及び遮光板５４ｂの配置を調整することで、絞り５４の開口の形状を任意に変更することができる。対物レンズ７の瞳面または瞳面と光学的に共役な面では、光軸から離れるほど大きな開口数の光が通過する。このため、絞り５４の開口の形状を調整することで特定範囲の開口数を有する散乱光のみを検出することができる。従って、共焦点レーザ走査型顕微鏡３００では、標本Ｓ上の異物で散乱した光の強度や散乱角度は異物の大きさに依存することを考慮すれば、開口形状を調整して特定の大きさの異物を高感度で検出することができる。
【００５５】
その他、本実施例に係る共焦点レーザ走査型顕微鏡では、対物レンズの切り替えによって変化する対物レンズの光軸位置に合わせて、遮光板５４ａ及び遮光板５４ｂの位置を調整してもよい。これにより、実施例２に係る共焦点レーザ走査型顕微鏡２００と同様に、対物レンズによらず、暗視野観察で高いコントラストの共焦点画像を取得することができる。
【００５６】
上述した実施例は、発明の理解を容易にするために具体例を示したものであり、本発明はこの実施例に限定されるものではない。共焦点レーザ走査型顕微鏡は、特許請求の範囲により規定される本発明の思想を逸脱しない範囲において、さまざまな変形、変更が可能である。
【００５７】
例えば、実施例１から実施例３に示した共焦点レーザ走査型顕微鏡はいずれも、ポイントスキャン型の共焦点レーザ走査型顕微鏡であるが、共焦点レーザ走査型顕微鏡を、例えば、図１１に示すようなディスクスキャン型の共焦点レーザ走査型顕微鏡３００に変形してもよい。ディスクスキャン型の共焦点レーザ走査型顕微鏡３００でも、上述した実施例で示した絞りを、対物レンズ７の瞳面または対物レンズ７の瞳面と光学的に共役な面若しくはその近傍に配置することで、暗視野観察における共焦点画像を取得することができる。
【００５８】
なお、図１１に示す共焦点レーザ走査型顕微鏡３００は、絞り４を含む点を除き、一般的なディスクスキャン型の共焦点レーザ走査型顕微鏡と同様の構成を有している。回転ディスク３０１は、例えば、回転機構３０２によって回転するニッポウディスクであり、対物レンズ７の焦点面及びＣＣＤカメラ１３と光学的に共役な面に配置されている。対物レンズ７の焦点面と回転ディスク３０１の共役関係は、対物レンズ７及び結像レンズ８ａによって形成され、回転ディスク３０１とＣＣＤカメラ１３の共役関係は集光レンズ１２によって形成されている。ビームスプリッタ３ａは、例えば、ハーフミラーである。
【符号の説明】
【００５９】
１                            半導体レーザ
２                            コリメートレンズ
３、３ａ                      ビームスプリッタ
４、１４、３４、５４          絞り
４ａ、１４ａ、３４ａ、３４ｃ、３４ｄ      開口
４ｂ、１４ｂ、３４ｂ          遮光部
５                            ガルバノミラー
６                            瞳リレーレンズ
７、７ａ、７ｂ                対物レンズ
８、８ａ                      結像レンズ
９                            共焦点ピンホール板
１０                          検出器
１１                          レボルバ
１２                          集光レンズ
１３                          ＣＣＤカメラ
２４                          回転ステージ
２５、４５、４６、５５ａ、５５ｂ          駆動部
３５、３０２                  回転機構
４４                          ＸＹステージ
５４ａ、５４ｂ                遮光板
１００、２００、３００        共焦点レーザ走査型顕微鏡
３０１                        回転ディスク
ＡＸ                          軸上主光線
Ｌ１                          照明光
Ｌ２                          正反射光
Ｌ３                          散乱光
ＬＲ                          領域
Ｓ                            試料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１】
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