(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を試料上に走査し、この試料の透過像をコンデンサレンズを介して光検出器で検出するレーザ走査観察光学系と、
前記試料を前記コンデンサレンズを介してランプ照明し、この試料の透過像を観察可能とする通常観察光学系と、
２股に構成され、前記コンデンサレンズ側から前記光検出器側に延出された第１の光路と、前記コンデンサレンズ側からランプ照明側に延出された第２の光路とを有する光伝送ファイバと、を有し、
前記光伝送ファイバは、前記レーザ走査観察光学系による試料透過光を前記コンデンサレンズ側から受光し前記第１の光路により前記光検出器側に導くと共に、前記通常観察光学系のランプ照明光を前記第２の光路により前記コンデンサレンズ側に出射することを特徴とする走査型光学顕微鏡装置。
【請求項２】
請求項１記載の走査型光学顕微鏡装置において、この顕微鏡装置は、さらに、前記レーザ走査観察光学系による試料透過光が前記コンデンサレンズ側から前記光伝送ファイバへ入射する位置に挿脱自在に設けられ、この試料透過光を発散させる光学素子を有することを特徴とする走査型光学顕微鏡装置。
【請求項３】
請求項２記載の走査型光学顕微鏡装置において、前記コンデンサレンズは、瞳位置が異なる複数のコンデンサレンズからなり、これらのコンデンサレンズが交換可能に保持されていることを特徴とする走査型光学顕微鏡装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載の走査型顕微鏡装置において、さらに、前記通常観察光学系のランプ照明光を発生するランプと前記光伝送ファイバの間に挿脱自在に設けられ前記ランプ照明光を遮光可能な部材を有し、前記レーザ走査観察光学系による観察時には前記遮光可能な部材を光路に挿入するとともに、前記通常観察光学系による観察時には前記遮光可能な部材を光路から外してランプ照明をおこなうことを特徴とする走査型光学顕微鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ光源から発せられたレーザ光を試料上で走査し、該試料像を光検出器で検出して観察を行なう走査型光学顕微鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
走査型光学顕微鏡装置は、レーザ光を試料上に照射し光検出器で検出するレーザ走査観察光学系を備えているが、それに加え、試料像を観察者が目視等で観察するための通常の観察光学系を備えている機種がある。
【０００３】
このような走査型光学顕微鏡として、従来、特開平９−１５５０５号公報に開示されているものがある。この公報に開示された走査型光学顕微鏡装置は、レーザ走査観察光学系の光路と通常観察光学系の光路を、光路切換用反射ミラーにより選択的に切り換える機構を有する。
【０００４】
すなわち、レーザ走査観察光学系では、レーザ光源から発振されたレーザ光は、試料を透過し、コンデンサレンズを通過する。コンデンサレンズを通過したレーザ光は、前記光路切換用反射ミラーで偏向され、瞳リレーレンズユニットを通過して光検出器に入射される。そして、この光検出器により検出された光強度分布を基に画像処理がなされ、観察画像がモニタ表示されることになる。
【０００５】
一方、通常観察光学系を用いる場合には、前記光路切換用反射ミラーが光路から退避される。すなわち、照明ランプからの照明光は、この反射ミラーを通過せず、前記レーザ走査観察光学系と逆の光路をたどり前記コンデンサレンズを介して前記試料上に集光される。そして、前記試料を透過した光は、接眼レンズに導かれ通常の目視観察に供する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の走査型光学顕微鏡装置には、以下に説明するような解決すべき課題がある。
すなわち、上記顕微鏡装置は、コンデンサレンズの瞳を光検出器に投影させる構成であるので、反射ミラーの精度が低い場合には、透過光が傾いて光検出器に入射してしまい、透過光の強度が正確に検出されず、透過検出像に斑が発生することがある。このため、この反射ミラーを高精度に駆動するための構成が必要となり、装置が大型化するという問題がある。
【０００７】
また、レーザ走査観察光学系においては、コンデンサレンズの瞳位置が異なればそれぞれに対応した瞳リレーレンズユニットが必要となるということがある。すなわち、この場合、コンデンサレンズを取り換えるたびに瞳リレーレンズユニットを交換しなければならない。前記反射ミラーを用いた構成では、瞳リレーレンズユニットの交換は、通常観察光学系には悪影響を及ぼさないが、装置が複雑化及び大型化することには代わりがない。
【０００８】
したがって、この発明の目的とするところは、レーザ走査観察光学系と通常観察光学系の光路切換え機構が不要で、かつ、透過光を光検出器へ投影する瞳リレーレンズを用いなくても斑のない良好な透過検出像が得られる走査型光学顕微鏡を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、この発明は以下の手段を提供する。
（１）  レーザ光を試料上に走査し、この試料の透過像をコンデンサレンズを介して光検出器で検出するレーザ走査観察光学系と、
前記試料を前記コンデンサレンズを介してランプ照明し、この試料の透過像を観察可能とする通常観察光学系と、
２股に構成され、前記コンデンサレンズ側から前記光検出器側に延出された第１の光路と、前記コンデンサレンズ側からランプ照明側に延出された第２の光路とを有する光伝送ファイバと、を有し、
前記光伝送ファイバは、前記レーザ走査観察光学系による試料透過光を前記コンデンサレンズ側から受光し前記第１の光路により前記光検出器側に導くと共に、前記通常観察光学系のランプ照明光を前記第２の光路により前記コンデンサレンズ側に出射する
ことを特徴とする走査型光学顕微鏡装置。
【００１０】
このような構成によれば、２股の光伝送ファイバを通して、走査観察光学系による試料透過像を光検出器で検出すると共に、通常観察光学系による照明を行なうことができるので、従来必要だった光路切換用反射ミラー等の光学手段が不要になり構成が簡略化する。
【００１１】
また、この構成において、前記光伝送ファイバの前記コンデンサレンズ側に対向する入出射面は、前記コンデンサレンズと光学的に共役な位置に配設されていることが好ましい。
（２）  （１）の走査型光学顕微鏡装置において、
この顕微鏡装置は、さらに、
前記レーザ走査観察光学系による試料透過光が前記コンデンサレンズ側から前記光伝送ファイバへ入射する位置に挿脱自在に設けられ、この試料透過光を発散させる光学素子を有する
ことを特徴とする走査型光学顕微鏡装置。
【００１２】
このような構成によれば、試料透過光を発散させることで、光学素子の配置位置の誤差によって生じていた斑が存在しない良好な透過検出像を得られ、かつ、コンデンサレンズによる透過光投影位置と光検出器による光検出位置の精度を緩和することが可能となる。
【００１３】
なお、前記光学素子は、フロスト（半透明板）であることが好ましい。
（３）  （２）の走査型光学顕微鏡装置において、
前記コンデンサレンズは、瞳位置が異なる複数のコンデンサレンズからなり、
これらのコンデンサレンズが交換可能に保持されている
ことを特徴とする走査型光学顕微鏡装置。
【００１４】
このような構成によれば、（２）の構成により瞳リレーレンズが不要となるので、コンデンサレンズを交換する場合、これに付随して従来必要だった瞳リレーレンズユニットの交換が不要となる。
（４） （１）又は（２）の走査型顕微鏡装置において、さらに、前記通常観察光学系のランプ照明光を発生するランプと前記光伝送ファイバの間に挿脱自在に設けられ前記ランプ照明光を遮光可能な部材を有し、前記レーザ走査観察光学系による観察時には前記遮光可能な部材を光路に挿入するとともに、前記通常観察光学系による観察時には前記遮光可能な部材を光路から外してランプ照明をおこなうことを特徴とする走査型光学顕微鏡装置。このような構成によれば、ランプ照明光がレーザ走査観察光学系による観察に悪影響を及ぼすことがない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態を図１〜図５を参照して説明する。
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態を図１を参照して説明する。
【００１６】
この図１は、倒立型のレーザ走査型光学顕微鏡装置を示す概略構成図である。この顕微鏡装置は、図に１で示す光路（光軸）を共通にするレーザ走査観察光学系２と、通常観察光学系３とを有するので、これらを分けて説明する。
（レーザ走査観察光学系）
まず、レーザ走査観察光学系２について説明する。
【００１７】
図中４は、レーザ光源である。このレーザ光源４から発せられたレーザ光は、光路切換プリズム５により偏向され、対物レンズ６に入射し、試料７上に集光される。この際、レーザ光のスポットは、図示しない光偏向器、例えばガルバノミラーユニットによって試料７上でＸＹ方向に走査される。そして、試料７を透過したレーザ光は、図に８で示すコンデンサレンズを通過して反射鏡９に入射し、ここでの反射により水平光路となり、リレーレンズ１０、コレクタレンズ１１を順次通過する。
【００１８】
このコレクタレンズ１１を通過したレーザ光は、光伝送ファイバ１２に入射する。この光伝送ファイバ１２は、２股に構成されたもので、水平光路部１２ａと、これから分岐された検出光路部１２ｂ（第１の光路）、照明光路部１２ｃ（第２の光路）とを有する。前記水平光路部１２ａの端面（光伝送ファイバの入出射面）は前記コンデンサレンズ８と共役な位置に配置されている。また、前記検出光路部１２ｂの端面にはレーザ走査観察光学系２の光検出器１４が接続されている。
【００１９】
図２は、前記光伝送ファイバ１２を示す概略構成図である。この光伝送ファイバ１２は、光伝達機能を有する微小径の複数のバンドル１５ａ、１５ｂを有し、これらのバンドル１５ａ、１５ｂは、前記水平光路部１２ａで均等に束ねられている。この光伝送ファイバ１２は、全体としてフレキシブルに構成されていることが好ましい。
【００２０】
すなわち、前記コレクタレンズ１１を通過したレーザ光は、前記水平光路部１２ａの端面から前記光伝送ファイバ１２内に入射し、前記検出光路部１２ｂと照明光路部１２ｃとに均等に分配される。そして、前記検出光路部１２ｂ側に分岐したレーザ光は、前記光検出器１４に入射する。
【００２１】
光検出器１４は入射光量を電気信号として得ることができる光電変換素子であり、例えばフォトマルチプライヤが採用される。光検出器１４は入射光量対応の電気信号を得ることができる精度の高い光電変換素子であれば良く、精度さえ問題がなくなればフォトマルチプライヤの他にも、フォトトランジスタや、ＣｄＳセル、太陽電池などの利用も考えられる。
【００２２】
この光検出器１４からの電気信号は、コンピュータ１６に取り込まれ、このコンピュータ１６は、画像処理後、前記試料７の像をモニタ１７上に表示するようになっている。
（通常観察光学系）
次に、通常観察光学系３について説明する。
【００２３】
この通常観察光学系３は、図に２０で示す照明ランプ（ハロゲンランプや水銀ランプ等）を有する。この照明ランプ２０は、前記光伝送ファイバ１２の照明光路部１２ｃの端部に固定されている。したがって、この照明ランプ２０からの照明光は、前記水平光路部１２ａの端面から出射され、コレクタレンズ１１及びリレーレンズ１０を経て反射鏡９で反射し、コンデンサレンズ８を介して試料７を照明する。
【００２４】
この通常観察光学系３による観察を行なう場合には、前記光路切換プリズム５は図に点線で示す位置に退避している。したがって、前記試料７を透過した光は、前記対物レンズ６、折り返しミラー２１、リレーレンズ系２２を通って接眼レンズ２３に導かれる。
【００２５】
したがって、観察者２４は、この接眼レンズ２３を通して目視による試料観察若しくは試料の位置決めが行なえるようになっている。
（動作）
次に、このような構成の顕微鏡装置の動作例について説明する。
【００２６】
まず、観察者２４は、前記通常観察光学系３を用いて試料７の観察、若しくはレーザ走査観察光学系２を用いて観察を行なうための位置を探す。すなわち、前記光路切換プリズム５を後退させた後、前記照明ランプ２０を作動させる。この場合、前記光伝送ファイバ１２の水平光路部１２ａの端面（入出射面）は、前記コンデンサレンズ８と共役な位置に配置されているから、理想的な照明（ケーラー照明）となる。
【００２７】
したがって、観察者２４は、前記接眼レンズ２３を通して前記試料７の斑のない像を観察することができる。
次にレーザ走査観察光学系２を用いた観察を行なう場合、前記光路切換プリズム５を図１に実線で示す位置に前進させる。ついで前記レーザ光源４を作動させると共に図示しない光偏向器を作動させ、試料７上でレーザ光のスポットをＸＹ方向に走査する。
【００２８】
この試料像は、前記光伝送ファイバ１２の検出光路部１２ｂに固定された光検出器１４によって検出され、観察者２４は、その像をモニタ１７を通して観察することができる。
【００２９】
このような構成によれば、検出光路と照明光路の２つの光路を１つに纏めることができ、コンデンサレンズ８とリレーレンズ１０との間に反射ミラー等の光学部品介在させて光路を切換える必要がない。したがって、装置を簡略化及び小型化することができる。
（第２の実施形態）
第２の実施形態を図３を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成要素には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【００３０】
この第２の実施形態は、第１の実施例と同様に倒立型顕微鏡に関するものである。第１の実施形態と異なる点は、前記コレクタレンズ１１と光伝送ファイバ１２の入出射面との間に、フロスト（半透明板）２６が挿脱自在に挿入されている点である。
【００３１】
このフロスト２６は、レーザ走査観察光学系２を使用する際に、この位置に挿入され、前記試料７を透過したレーザ光を発散させる機能を有する。また、通常観察光学系３を用いる場合には、図３に点線で示すように取り外される。
【００３２】
このような構成によれば、前記光検出器１４で検出される像に斑が発生することを有効に防止できる効果がある。
すなわち、コレクタレンズ１１を通過した透過光が、前記光伝送ファイバ１２の水平光路１２ａに対して傾いた状態で入射した場合、光検出器１４に対しても傾いた状態で入射する。このため、透過光が正確に検出されず、透過検出像に斑が発生するおそれがある。
【００３３】
しかしながら、前記フロスト２６が設けられている場合には、レーザ光が発散され、均一な状態で光伝送ファイバ１２に入射することになる。したがって均一な光が光検出器１４で検出されるため透過検出像に斑は発生しない。
【００３４】
また通常観察光学系３を用いる場合には、前記フロスト２６を光路から後退させる。このことにより、光量を減少させることなく第１の実施例と同様なケーラ照明が可能となる。
【００３５】
なお、前記フロスト２６は挿脱されるだけで良く、精密な位置決めは不要である。したがって、装置を大型化する恐れはない。
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態を図４を参照して説明する。
【００３６】
この実施形態の顕微鏡装置は、第２の実施形態の顕微鏡装置（図３）に加え、前記コンデンサレンズ８（以下、「第１のコンデンサレンズ８」という）と瞳位置の異なる交換用コンデンサレンズ２７（以下、「第２のコンデンサレンズ２７」という）を、第１のコンデンサレンズ８と交換可能に保持する。
【００３７】
この実施形態では、第１のコンデンサレンズ８を前記第２のコンデンサレンズ２７に交換した際の動作についてのみ説明する。
この場合、第２のコンデンサレンズ２７と第１のコンデンサレンズ８の瞳位置は互いに異なるから、試料７を透過した透過光の投影位置も異なる。しかしながら、この実施形態では、透過光は前記フロスト２６を通過することで発散され、この状態で光検出器１４により検出されることになる。このためコンデンサレンズの瞳位置の違いによる透過検出像の斑の差を無くすことができる。
【００３８】
したがって、この第３の実施形態によれば、瞳位置の異なる複数のコンデンサレンズ（８、２７）を切換可能に有する構成において、従来必要だった瞳リレーレンズユニットの交換が不要となるから、構成が簡略化される。
【００３９】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態を図５を参照して説明する。
この実施形態の顕微鏡装置は、第１の実施形態の構成に加え、光伝送ファイバ１２と照明ランプ２０との間を遮るシャッタ装置２９を備える。このシャッタ装置２９によれば、前記レーザ走査観察光学系２を作動させている際に、前記照明ランプ２０からの照明光が前記コレクタレンズ１１で反射して光検出器１４側へ入射してしまうことを防止することができる。
【００４０】
すなわち、このシャッタ装置２９は、前記レーザ走査観察光学系２による観察を行なう際に前記照明ランプ２０を遮るように作動し、通常観察光学系３による観察を行なう際には光路を開いて試料７の照明を行なうようになっている。
【００４１】
なお、前記コンピュータ１６を用いて、光検出器１４への電圧印加とシャッタ装置２９を連動させることが好ましい。
このような構成によれば、ランプ２０からの照明光がコレクタレンズ１１等で反射してレーザ走査観察光学系２による観察に悪影響を及ぼすということがないから、良好な観察を行なうことができる。
【００４２】
なお、前述した通常観察光学系は、接眼レンズ等の光学系を用いた目視観察を例にとって説明したが、これに限られるものではなく、例えばテレビカメラを用いる観察であっても良い。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、レーザ走査観察光学系と通常観察光学系の光路切換え機構が不要で、かつ、透過光を光検出器へ投影する瞳リレーレンズを用いなくても斑のない良好な透過検出像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示す概略構成図。
【図２】この発明の第１の実施形態を説明するための図であり、光伝送ファイバの構成を示す概略構成図。
【図３】この発明の第２の実施形態を示す概略構成図。
【図４】この発明の第３の実施形態を示す概略構成図。
【図５】この発明の第４の実施形態を示す概略構成図。
【符号の説明】
２…レーザ走査観察光学系
３…通常観察光学系
４…レーザ光源
８…コンデンサレンズ
１２…光伝送ファイバ
１２ａ…水平光路部
１２ｂ…検出光路部
１２ｃ…照明光路部
１４…光検出器
２０…照明ランプ
２３…接眼レンズ
２６…フロスト（光学素子）
２７…交換用コンデンサレンズ
２９…シャッタ装置
【図１】
0003863992.tif 000002
【図２】
0003863992.tif 000003
【図３】
0003863992.tif 000004
【図４】
0003863992.tif 000005
【図５】
0003863992.tif 000006