(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を試料上に集光する集光光学系と、
前記試料からの反射光を検出する第１の光検出器と、
前記試料からの蛍光を検出する第２の光検出器と、
前記光源からの光を前記試料に向けて導くと共に前記試料からの反射光の一部分及び蛍光を前記第１及び第２の光検出器に向けて導く第１の波長依存性光分割素子と、
前記第１の波長依存性光分割素子から導かれた前記反射光の一部及び前記蛍光を分離して前記第１の光検出器及び第２の光検出器に導く第２の波長依存性光分割素子と、
を備え、前記試料からの反射光および蛍光を検出可能にしたことを特徴とする共焦点走査型光学顕微鏡。
【請求項２】
前記第１の波長依存性光分割素子は、前記蛍光の波長域と前記光源からの光の波長域の間で透過率が遷移する特性を有し、かつ前記光源からの光の波長が前記透過率が遷移する領域中に含まれるようにしたことによって、この光源からの光の一部分を前記第１及び第２の光検出器に向けて導くことを特徴とする請求項１記載の共焦点走査型光学顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、共焦点走査型光学顕微鏡に係り、特に試料からの反射光と蛍光を効率よく検出可能にした共焦点走査型光学顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、共焦点走査型光学顕微鏡として、以下のように構成されたものがある。光源からの光を対物レンズで、試料（標本）上に集束させて光スポットを形成し、その光スポットで試料を２次元走査すると共に、試料からの反射光、または蛍光は対物レンズの焦点位置と共役な位置に配設した共焦点絞りを通過させて取り出し、その取り出した光を光電変換して当該試料の画像情報が得られるものである。
【０００３】
以下、この種従来の顕微鏡について、図８および図９を参照して説明する。図８は、従来の第１の例を示す図であって、これは主に材料、半導体などの観察用に使用される。すなわち、光源１から発したレーザビームを偏光ビームスプリッタ２で反射させて２次元光偏向器３によりＸーＹに２次元走査される。
【０００４】
２次元走査されたレーザビームは、λ／４板４を通り、円偏光となる。対物レンズ５によって試料６に照射されたレーザビームの反射光は再び、対物レンズ５、λ／４板４を通り、光源１から発した振動方向に直交する直線偏光となる。この直線偏光は、偏光ビームスプリッタ２、共焦点絞り７を通り、検出器８に導かれる。
【０００５】
図９は、従来の第２の例を示す図であって、これは主に細胞や組織などの生物の蛍光検出用に使用される。図９は、図８の偏光ビームスプリッタ２の代わりに、ダイクロイックミラー９が使用され、試料６からの蛍光が吸収フィルタ１０を通して検出される点が、図８とは異なるが、それ以外の点は図８と同一である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べた従来の走査型光学顕微鏡は、用途によって異なったタイプの光学系を有していた。このため、例えば生物分野において、細胞接着と全体の形態の蛍光観察や、骨の層構造と破骨細胞・骨芽細胞の蛍光観察を行う場合、例えば、半導体分野において、ウェハーやチップ上のコンタミネーションの形と、その由来が有機物か無機物かを同定する場合には、図８および図９に示す２つの異なったタイプの顕微鏡が必要であった。現実的には、標本の全く同一な場所を異った顕微鏡で観察することは、きわめて困難である。
【０００７】
本発明は以上のような実情に基いてなされたもので、一つの光学系で試料からの反射光および蛍光を同時に、または個別に観察することが可能な共焦点走査型光学顕微鏡を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１に対応する発明は、光源からの光を試料上に集光する集光光学系と、前記試料からの反射光を検出する第１の光検出器と、前記試料からの蛍光を検出する第２の光検出器と、前記光源からの光を前記試料に向けて導くと共に前記試料からの反射光の一部分及び蛍光を前記第１及び第２の光検出器に向けて導く第１の波長依存性光分割素子と、前記第１の波長依存性光分割素子から導かれた前記反射光の一部及び前記蛍光を分離して前記第１の光検出器及び第２の光検出器に導く第２の波長依存性光分割素子とを備えた共焦点走査型光学顕微鏡である。
【０００９】
【作用】
請求項１に対応する発明によれば、試料からの反射光および蛍光を、少なくとも２個の波長依存性光分割素子により第１および第２の光検出器に導くようにしたので、一つの光学系で試料からの反射光および蛍光を同時に、または個別に観察することが可能となる。
【００１０】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。始めに、図１〜図３を参照して本発明の第１の実施例について説明する。図１は、本発明の第１の実施例を示す概略構成図であり、光源１と、この光源１からの光を試料６上に微小なスポットに集光する対物レンズ５と、試料６からの反射光を検出する反射光検出用の光検出器８（図の左側）と、試料６からの蛍光を検出する蛍光検出用の光検出器８（図の上側）と、各光検出器８，８に光を導く少なくとも２個の波長依存性光分割素子例えばダイクロィックミラー１１，１２と、試料６上のスポットと試料６を相対的に２次元走査するための走査光学系（図示せず）と、対物レンズ５の合焦位置と光学的に共役な位置であって光検出器８，８の前に、光検出器８，８に入射する光の光軸に開口中心を合せて配置された開口径を可変可能な共焦点絞り７とをそれぞれ備えている。
【００１１】
ダイクロィックミラー１１，１２は、薄膜による光の干渉を利用して可視光の特定の波長領域のみの光のみを反射し、残り波長領域の光は透過する鏡であって、光源１のレーザ波長に対応した分光特性のものを用いる。例えば、光源１のレーザ波長が４８８  ｎｍ  の場合には、ダイクロィックミラー１１としては、図２に示す分光特性のものを使用し、またダイクロィックミラー１２としては、図３に示す分光特性のものを使用する。もちろん、ダイクロィックミラー１１，１２の分光特性を光源波長に合わせることで、光源１の波長が異なっても同様なことが可能である。
【００１２】
以下、このように構成された第１の実施例の動作を説明する。光源１から発したレーザビームは、ダイクロイックミラー１１で反射され、かつ２次元光偏向器３によりＸーＹに２次元走査され、対物レンズ５によって試料６に照射される。試料６にレーザビームに照射された反射光は再び、対物レンズ５、２次元光偏向器を通り、光源１から発した振動方向に直交する直線偏光となる。この直線偏光は、ダイクロイックミラー１２で反射され、反射光検出用の光検出器８に導かれる。これにより、試料６からの反射光を検出できる。
ダイクロイックミラー１２を通過する光は、細胞や組織などの生物の蛍光検出用の光検出器８に入力され、試料６からの蛍光が検出される
【００１３】
このように構成することにより、反射光と蛍光が同時に検出でき、従って、顕微鏡の仕立てを変更するわずらしさもなく、形態と蛍光の分布（局在）を精度よく観察することが可能になる。
【００１４】
図４は本発明の第２の実施例を示す図であり、バンドパスフィルター１３と、光学フィルター１４を図１の実施例に追加したものである。具体的には、バンドパスフィルター１３を反射光を検出する光検出器（図の左側）８とダイクロィックミラー１２の間に設け、光学フィルター１４を蛍光を検出する光検出器（図の上部側）８とダイクロィックミラー１２の間に設けたものである。
【００１５】
バンドパスフィルター１３は、光源１のレーザ波長に対応させた狭帯域バンドパスフィルターを使用し、例えば光源１のレーザ波長を４８８  ｎｍ  とすると、バンドパスフィルター１３は、図５のような分光特性となる。
光学フィルター１４は、蛍光染色に合せて狭帯域、高帯域、ロングパスフィルタ等のいずれかを使用する。
以上のように構成された第２の実施例によれば、特に蛍光のクロスオーバーを除いて反射光のみを検出するのに有効となる。
【００１６】
図６は本発明の第３の実施例を示す図であり、図４の実施例にダイクロイックミラー１５を追加し、かつ光学フィルター１４と光検出器８をさらに１組追加しものである。この場合には、ダイクロイックミラー１５は蛍光の２重染色に合せて分光特性が調整されたものを使用している。この第３の実施例によれば、１つは反射光の観察に、他の２つは蛍光プローブとしてＦＩＴＬとローダミン等が同時に用いられることから、これらを検出するために用いられる。
【００１７】
図７は本発明の第４の実施例を示す図であり、図６の実施例のダイクロイックミラー１２，１５の代りに、ダイクロイックキューブ１６を設けたものである。このようにすることにより、図６に比べて構成が簡単となる。
【００１８】
本発明は前述の実施例に限定されず、例えば以下のようにしてもよい。実施例で用いたダイクロイックミラー１１，１２の代りに、これと同様な機能を有するプリズムであってもよく、これ以外に光源１の光の波長に合わせて分光特性が得られる波長依存性光分割素子であればなんでも良い。また、図４、図６、図７の狭帯域バンドパスフイルター１３も分光特性も、光源１の波長に合せることができれば、なんでもよい。
【００１９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、試料からの反射光と蛍光を効率よく検出できる共焦点走査型光学顕微鏡を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による共焦点走査型光学顕微鏡の第１の実施例の概略構成を示す図。
【図２】図１のダイクロイックミラー１１の分光特性を示す図。
【図３】図１のダイクロイックミラー１２の分光特性を示す図。
【図４】本発明による共焦点走査型光学顕微鏡の第２の実施例の概略構成を示す図。
【図５】図４の狭帯域バンドパスフィルターの分光特性を示す図。
【図６】本発明による共焦点走査型光学顕微鏡の第３の実施例の概略構成を示す図。
【図７】本発明による共焦点走査型光学顕微鏡の第４の実施例の概略構成を示す図。
【図８】従来の共焦点走査型光学顕微鏡の第１の例の概略構成を示す図。
【図９】従来の共焦点走査型光学顕微鏡の第２の例の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１…光源、３…２次元光偏向器、４…λ／４板、５…対物レンズ、６…試料（標本）、７…共焦点絞り、８…光検出器、１１，１２…ダイクロイックフィルター、１３…狭帯域バンドパスフィルター、１４…光学フィルター、１５…ダイクロイックフィルター、１６…、１４…ＣＣＤテレビカメラ、１５…ＣＭＤ制御回路、１６…ダイクロイックフィルター。
【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９】
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