(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
標本を励起する励起光を射出する光源と、  
前記励起光で励起された前記標本から発せられる蛍光を検出する光検出器と、
前記光源から前記標本に至る光路中に配置されて、前記励起光のうち少なくともＳ偏光成分を反射し、且つ、前記蛍光を透過させる第１の波長選択フィルタと、
前記光検出器と前記第１の波長選択フィルタの間の光路中に配置されて、前記励起光のうち少なくともＳ偏光成分を反射し、且つ、前記蛍光を透過させる第２の波長選択フィルタと、
前記第１の波長選択フィルタと前記第２の波長選択フィルタとの間の光路中に、偏光面を９０度回転させる、３面の反射面を有する偏光面回転手段と、を含み、
Ｐ偏光として前記第１の波長選択フィルタに入射して透過した光が、Ｓ偏光として前記第２の波長選択フィルタに入射するように構成され、
前記第１の波長選択フィルタの法線と前記第１の波長選択フィルタに入射する前記蛍光の入射光軸とを含む平面と、前記第２の波長選択フィルタの法線と前記第２の波長選択フィルタに入射する前記蛍光の入射光軸とを含む平面が、平行であり、
前記第１の波長選択フィルタの法線と前記第２の波長選択フィルタの法線が、平行であることを特徴とする蛍光顕微鏡。
【請求項２】
請求項１に記載の蛍光顕微鏡において、
前記第１の波長選択フィルタの法線と前記第１の波長選択フィルタに入射する前記蛍光の入射光軸とのなす角は、４５度であり、
前記第２の波長選択フィルタの法線と前記第２の波長選択フィルタに入射する前記蛍光の入射光軸とのなす角は、４５度であることを特徴とする蛍光顕微鏡。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の蛍光顕微鏡において、
前記第１の波長選択フィルタのＳ偏光に対する反射帯域と前記第２の波長選択フィルタのＳ偏光に対する反射帯域とは、等しいことを特徴とする蛍光顕微鏡。
【請求項４】
請求項３に記載の蛍光顕微鏡において、
前記第１の波長選択フィルタと前記第２の波長選択フィルタは、同じ波長特性を有する同一の膜構成からなる干渉膜で形成されることを特徴とする蛍光顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光顕微鏡に関し、特に、光に対して傾斜して配置される波長選択フィルタを含む蛍光顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光顕微鏡の一般的な構成として、ダイクロイックミラーを照明光路と観察光路が交差する位置に入射光（励起光、蛍光）の光軸に対して４５度傾斜して配置する構成が知られている。蛍光は標本に照射される励起光とは異なる波長を有しているため、この構成によれば、ダイクロイックミラーは、励起光を標本に向けて反射するとともに、標本から射出された蛍光を透過させて検出器に導くことができる。
【０００３】
図５Ａ及び図５Ｂは、光に対して傾斜して配置されたダイクロイックミラーの波長特性を例示した図である。波長選択フィルタとして機能するダイクロイックミラーは、通常、干渉膜で形成されているため、光がダイクロイックミラーに対して傾斜して入射する場合には、図５Ａ及び図５Ｂに例示されるように、Ｐ偏光とＳ偏光で異なる波長特性を有し、その波長特性はＰ偏光よりもＳ偏光に対して広い反射帯域を有する。
【０００４】
蛍光顕微鏡がレーザ顕微鏡の場合、励起光であるレーザ光は直線偏光として射出される。これに対して、標本が発する蛍光はランダム偏光である。また、標本等で反射した励起光（以降、光源から標本に向かって進行する励起光と区別するため、戻り光と記す。）も、標本面で生じる散乱等の影響により、ランダム偏光である。
【０００５】
ランダム偏光である蛍光の透過帯域をできる限り広く確保するためには、反射帯域の広いＳ偏光に対する特性をレーザ光の励起波長に合わせて設計して、レーザ光をＳ偏光としてダイクロイックミラーに入射させることが望ましい。図５Ａでは、Ｓ偏光であるレーザ光に合わせて設計されたダイクロイックミラーの波長特性が例示されている。
【０００６】
図５Ａに例示される波長特性では、Ｓ偏光に対する反射帯域が励起波長を含む狭い帯域に制限されているため、蛍光波長に対して高い透過率が実現されている。その一方で、Ｐ偏光に対する反射帯域が励起波長の帯域より狭くなっているため、戻り光のＰ偏光成分の一部が、蛍光と一緒にダイクロイックミラーを透過する。従って、図５Ａに例示される波長特性を有するダイクロイックミラーのみでは、蛍光と戻り光を十分に分離することができない。
【０００７】
また、戻り光をダイクロイックミラーで反射して遮断するためには、反射帯域の狭いＰ偏光に対する特性をレーザ光の励起波長に合わせて設計することが望ましい。図５Ｂでは、Ｐ偏光であるレーザ光に合わせて設計されたダイクロイックミラーの波長特性が例示されている。
【０００８】
図５Ｂに例示される波長特性では、Ｓ偏光に対する反射帯域及びＰ偏光に対する反射帯域がともに励起波長を含んでいるため、ダイクロイックミラーは励起光を標本に向けて反射し、且つ、戻り光を遮断することができる。その一方で、図５Ａに例示される波長特性に比べてＳ偏光に対する反射帯域が広く形成されているため、蛍光波長の帯域の一部がＳ偏光に対する反射帯域に含まれている。このため、蛍光のＳ偏光成分の一部が、戻り光とともにダイクロイックミラーで反射されて遮断される。従って、図５Ｂに例示される波長特性を有するダイクロイックミラーを用いると、装置全体としての蛍光に対する検出効率が劣化してしまう。
【０００９】
このように、光に対して傾斜して配置されたダイクロイックミラーでは、Ｓ偏光とＰ偏光での波長特性の差異が原因で、蛍光波長に対する高い透過率と戻り光の遮断とを両立することが難しい。
【００１０】
このため、蛍光顕微鏡の構成としては、蛍光波長に対して高い透過率を実現する図５Ａに例示される波長特性を有するダイクロイックミラーとともに、戻り光を遮断するためのバリアフィルタをダイクロイックミラーの検出器側に配置する構成が一般的である。この構成によれば、蛍光に対する高い検出効率と戻り光の遮断とを実現することができる。
【００１１】
また、特許文献１では、スプリッタ面での照明光および／または試料光の入射角度が４５度よりも小さくなるように配置されたビームスプリッタを含む蛍光検査用の走査型レーザ顕微鏡の構成が開示されている。一般に、入射角度が小さくなるほど、Ｓ偏光とＰ偏光での波長特性の差異は小さくなる。このため、特許文献１に開示される構成によれば、入射角度が小さくなるようにビームスプリッタを配置することで、蛍光に対する高い検出効率を実現しながら、戻り光の遮断率を改善することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００８−３３２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、ダイクロイックミラーとバリアフィルタを含む構成では、一般に、ダイクロイックミラーは、蛍光及び戻り光に対して４５度傾斜して配置されるのに対して、バリアフィルタは、蛍光及び戻り光に対して垂直に配置される。即ち、バリアフィルタとダイクロイックミラーは、異なる傾斜角度で配置される。このため、ダイクロイックミラーとバリアフィルタを含む構成では、バリアフィルタを配置するために比較的大きなスペースが必要となり、蛍光顕微鏡の構成によっては、バリアフィルタを配置できないことがある。
【００１４】
また、ダイクロイックミラーとバリアフィルタを含む構成では、ダイクロイックミラーとバリアフィルタとを異なる膜構成からなる干渉膜で形成する必要がある。このため、必要な波長選択フィルタの種類が増加することになり、生産性が悪化してしまう。
【００１５】
特許文献１に開示される構成では、ダイクロイックミラーなどのビームスプリッタが光軸に対して４５度よりも小さい角度で配置されるため、ビームスプリッタに入射する光と反射する光のなす角が９０度とはならない。このため、特許文献１に開示される構成では、蛍光顕微鏡の構成が複雑になってしまう。
【００１６】
また、特許文献１に開示される構成では、入射角度を０度にしない限り、即ち、スプリッタ面を光軸に対して垂直に配置しない限り、Ｓ偏光とＰ偏光での波長特性の差異は完全にはなくならない。蛍光に対する高い検出効率と戻り光の遮断とを両立するためには、Ｓ偏光とＰ偏光での波長特性の差異を無視できる程度まで小さくする必要があるが、その場合、スプリッタ面が光軸に対して略垂直に配置されることになる。このため、ビームスプリッタに入射する光と反射する光のなす角が非常に小さくなり、蛍光顕微鏡の構成がさらに複雑になってしまう。
【００１７】
このように、従来の蛍光顕微鏡の構成には、それぞれ技術的な課題が存在するため、蛍光に対する高い検出効率と戻り光の十分な遮断とを実現する新たな蛍光顕微鏡の構成が必要とされている。
【００１８】
以上のような実情を踏まえて、本発明では、蛍光に対する高い検出効率と戻り光の遮断とを実現する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】
【００１９】
本発明の第１の態様は、標本を励起する励起光を射出する光源と、前記励起光で励起された前記標本から発せられる蛍光を検出する光検出器と、前記光源から前記標本に至る光路中に配置されて、前記励起光のうち少なくともＳ偏光成分を反射し、且つ、前記蛍光を透過させる第１の波長選択フィルタと、前記光検出器と前記第１の波長選択フィルタの間の光路中に配置されて、前記励起光のうち少なくともＳ偏光成分を反射し、且つ、前記蛍光を透過させる第２の波長選択フィルタと、前記第１の波長選択フィルタと前記第２の波長選択フィルタとの間の光路中に、偏光面を９０度回転させる、３面の反射面を有する偏光面回転手段と、を含み、Ｐ偏光として前記第１の波長選択フィルタに入射して透過した光が、Ｓ偏光として前記第２の波長選択フィルタに入射するように構成され、前記第１の波長選択フィルタの法線と前記第１の波長選択フィルタに入射する前記蛍光の入射光軸とを含む平面と、前記第２の波長選択フィルタの法線と前記第２の波長選択フィルタに入射する前記蛍光の入射光軸とを含む平面が、平行であり、前記第１の波長選択フィルタの法線と前記第２の波長選択フィルタの法線が、平行である蛍光顕微鏡を提供する。
【００２１】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の蛍光顕微鏡において、第１の波長選択フィルタの法線と第１の波長選択フィルタに入射する蛍光の入射光軸とのなす角は、４５度であり、第２の波長選択フィルタの法線と第２の波長選択フィルタに入射する蛍光の入射光軸とのなす角は、４５度である蛍光顕微鏡を提供する。
【００２５】
本発明の第３の態様は、第１の態様または第２の態様に記載の蛍光顕微鏡において、第１の波長選択フィルタのＳ偏光に対する反射帯域と第２の波長選択フィルタのＳ偏光に対する反射帯域とは、等しい蛍光顕微鏡を提供する。
【００２６】
本発明の第４の態様は、第３の態様に記載の蛍光顕微鏡において、第１の波長選択フィルタと第２の波長選択フィルタは、同じ波長特性を有する同一の膜構成からなる干渉膜で形成される蛍光顕微鏡を提供する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、蛍光に対する高い検出効率と戻り光の遮断とを実現する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施例１に係る蛍光顕微鏡の構成を例示した図である。
【図２】実施例２に係る蛍光顕微鏡の構成の一部を例示した図である。
【図３】実施例３に係る蛍光顕微鏡の構成の一部を例示した図である。
【図４】実施例４に係る蛍光顕微鏡の構成の一部を例示した図である。
【図５Ａ】光に対して傾斜して配置されたダイクロイックミラーの波長特性を例示した図である。
【図５Ｂ】光に対して傾斜して配置された別のダイクロイックミラーの波長特性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】
【００２９】
図１は、本実施例に係る蛍光顕微鏡の構成を例示した図である。なお、図１のＸＹＺ座標系は、方向参照の便宜のために設けた左手直交座標系である。
図１に例示される蛍光顕微鏡１は、励起光Ｌ１で励起された標本Ｓから発せられる蛍光Ｌ２を検出することで標本Ｓを観察する蛍光顕微鏡である。蛍光顕微鏡１は、標本Ｓを励起する励起光Ｌ１を射出する光源２と、対物レンズ３と、リレー光学系４と、標本Ｓを光軸と直交するＸＹ方向に走査するための走査装置５と、光源２から標本Ｓに至る光路中に配置されたダイクロイックミラー６（第１の波長選択フィルタ）と、入射光の偏光面を９０度回転させる偏光面回転手段７と、レンズ８と、対物レンズ３の前側焦点位置と共役な位置に配置されたピンホール９と、レンズ１０と、波長選択フィルタ１１（第２の波長選択フィルタ）と、回折格子１２と、蛍光Ｌ２を検出する光検出器１３とを含んでいる。
【００３０】
光源２は、レーザであり、ダイクロイックミラー６に対してＳ偏光のレーザ光を励起光として射出するように構成されている。また、走査装置５は、例えば、ガルバノミラーであり、光検出器１３は、例えば、複数のチャンネルを有する光電子増倍管である。
【００３１】
ダイクロイックミラー６は、Ｓ偏光に対する波長特性を励起波長に合わせて設計したダイクロイックミラーである。より具体的には、ダイクロイックミラー６は、励起光Ｌ１のうち少なくともＳ偏光成分を反射し且つ蛍光Ｌ２を透過させる波長特性を有している。即ち、ダイクロイックミラー６は、Ｓ偏光に対して励起波長を含む反射帯域を有し、Ｓ偏光及びＰ偏光に対して蛍光波長全体を含む透過帯域を有している。このような特性を有するダイクロイックミラー６は、図５Ａに例示されるように、通常、Ｐ偏光として入射する励起光を完全には反射することは困難である。
【００３２】
波長選択フィルタ１１は、Ｓ偏光に対する波長特性を励起波長に合わせて設計した波長選択フィルタであり、光検出器１３とダイクロイックミラー６の間の光路中に配置されている。より具体的には、波長選択フィルタ１１は、励起光Ｌ１のうち少なくともＳ偏光成分を反射し且つ蛍光Ｌ２を透過させる波長特性を有している。即ち、波長選択フィルタ１１は、Ｓ偏光に対して励起波長を含む反射帯域を有し、Ｓ偏光及びＰ偏光に対して蛍光波長全体を含む透過帯域を有している。
【００３３】
蛍光顕微鏡１では、ダイクロイックミラー６と波長選択フィルタ１１は、互いに平行に配置されている。即ち、ダイクロイックミラー６の法線と波長選択フィルタ１１の法線は、互いに平行である。より具体的には、ダイクロイックミラー６と波長選択フィルタ１１は、それぞれ、蛍光Ｌ２の入射光軸に対して４５度傾斜して配置されている。即ち、ダイクロイックミラー６の法線とダイクロイックミラー６に入射する蛍光Ｌ２の入射光軸とのなす角は４５度であり、波長選択フィルタ１１の法線と波長選択フィルタ１１に入射する蛍光Ｌ２の入射光軸とのなす角は４５度である。
【００３４】
偏光面回転手段７は、互いに９０度ねじれの位置の関係にある３つの全反射プリズム（プリズム７ａ、プリズム７ｂ、プリズム７ｃ）からなり、ダイクロイックミラー６と波長選択フィルタ１１の間の光路中に配置されている。偏光面回転手段７は、入射光の偏光面を入射光軸（Ｚ軸）回りに９０度回転させて、偏光面が回転した光を入射方向と平行な方向（Ｚ方向）に射出するように構成されている。
【００３５】
このため、偏光面回転手段７は、電場の振動方向ＥがＸ方向の光（磁場の振動方向ＨがＹ方向）が入射すると、その光を電場の振動方向ＥがＹ方向（磁場の振動方向ＨがＸ方向）の光に変換して入射方向と平行な方向（Ｚ方向）に射出し、電場の振動方向ＥがＹ方向の光（磁場の振動方向ＨがＸ方向）が入射すると、その光を電場の振動方向ＥがＸ方向（磁場の振動方向ＨがＹ方向）の光に変換して入射方向と平行な方向（Ｚ方向）に射出する。
【００３６】
従って、蛍光顕微鏡１は、Ｐ偏光としてダイクロイックミラー６に入射して透過した光がＳ偏光として波長選択フィルタ１１に入射するように、また、Ｓ偏光としてダイクロイックミラー６に入射して透過した光がＰ偏光として波長選択フィルタ１１に入射するように、構成されている。
【００３７】
以下、蛍光顕微鏡１の作用について説明する。
光源２から射出された励起光Ｌ１は、Ｓ偏光としてダイクロイックミラー６に入射する。ダイクロイックミラー６は、Ｓ偏光に対して励起波長を含む反射帯域を有しているため、励起光Ｌ１を標本Ｓに向けて反射する。ダイクロイックミラー６で反射された励起光Ｌ１は、走査装置５及びリレー光学系４を介して対物レンズ３へ入射する。対物レンズ３は、励起光Ｌ１を標本Ｓ上に集光して、励起光Ｌ１を標本Ｓに照射する。
【００３８】
励起光Ｌ１により励起された標本Ｓは、ランダム偏光である蛍光Ｌ２を発するとともに、励起光Ｌ１を反射してランダム偏光である戻り光Ｌ３を生じさせる。また、戻り光Ｌ３は、励起光Ｌ１が入射する対物レンズ３やリレー光学系４などの光学素子でも生じ得る。
【００３９】
ランダム偏光である蛍光Ｌ２及び戻り光Ｌ３は、対物レンズ３、リレー光学系４、走査装置５を介してダイクロイックミラー６に入射する。
ダイクロイックミラー６に入射した蛍光Ｌ２は、ダイクロイックミラー６がＳ偏光及びＰ偏光に対して蛍光波長全体を含む透過帯域を有しているため、偏光方向によらずダイクロイックミラー６を透過する。ダイクロイックミラー６を透過した蛍光Ｌ２の偏光面は、偏光面回転手段７で９０度回転される。なお、偏光面回転手段７に入射する蛍光Ｌ２はランダム偏光であるため、偏光面回転手段７から射出される蛍光Ｌ２もランダム偏光である。
【００４０】
偏光面回転手段７から射出された蛍光Ｌ２はレンズ８により集光されて、焦点面以外から生じた蛍光はピンホール９で遮断される。ピンホール９を通過した蛍光Ｌ２は、レンズ１０を介して、波長選択フィルタ１１にランダム偏光として入射する。
【００４１】
波長選択フィルタ１１に入射した蛍光Ｌ２は、波長選択フィルタ１１がＳ偏光及びＰ偏光に対して蛍光波長全体を含む透過帯域を有しているため、偏光方向によらず波長選択フィルタ１１を透過する。波長選択フィルタ１１を透過した蛍光Ｌ２は、回折格子１２で波長毎に分離されて、光検出器１３に入射して、検出される。
【００４２】
このように、蛍光顕微鏡１では、蛍光Ｌ２は、ダイクロイックミラー６や波長選択フィルタ１１によりほとんど減衰されることなく光検出器１３に入射する。このため、蛍光顕微鏡１は、蛍光に対する高い検出効率を実現することができる。
【００４３】
一方、ダイクロイックミラー６に入射した戻り光Ｌ３は、ダイクロイックミラー６で反射される光とダイクロイックミラー６を透過する光に分割される。
具体的には、ダイクロイックミラー６がＳ偏光に対して励起波長を含む反射帯域を有しているため、ダイクロイックミラー６に入射する戻り光Ｌ３のうちＳ偏光成分は、ダイクロイックミラー６で反射されて検出光路から排除される。これに対して、ダイクロイックミラー６に入射する戻り光Ｌ３のうちＰ偏光成分については全て反射することはできず、Ｐ偏光成分の一部（以降、戻り光Ｌ３ａと記す。）はダイクロイックミラー６を透過する。
【００４４】
ダイクロイックミラー６を透過した戻り光Ｌ３ａは、ダイクロイックミラー６にＰ偏光として入射した光であるため、電場の振動方向ＥがＸ方向の光（磁場の振動方向ＨがＹ方向）として偏光面回転手段７に入射する。
【００４５】
偏光面回転手段７は、戻り光Ｌ３ａの偏光面を入射光軸（Ｚ軸）回りに９０度回転させて、偏光面が回転した光を入射方向と平行な方向（Ｚ方向）に射出する。
具体的には、戻り光Ｌ３ａは、プリズム７ａでＹ方向に反射することで磁場の振動方向ＨがＺ方向の光（電場の振動方向ＥがＸ方向）に変換され、プリズム７ｂでＸ方向に反射することで電場の振動方向ＥがＹ方向（磁場の振動方向ＨがＺ方向の光）に変換され、プリズム７ｃでＺ方向に反射することで磁場の振動方向ＨがＸ方向の光（電場の振動方向ＥがＹ方向）に変換されて、Ｚ方向へ射出される。
【００４６】
偏光面回転手段７から射出された戻り光Ｌ３ａは、レンズ８、ピンホール９、レンズ１０を介して、波長選択フィルタ１１に入射する。戻り光Ｌ３ａは、電場の振動方向ＥがＹ方向の光（磁場の振動方向ＨがＸ方向）であるため、波長選択フィルタ１１に対してＳ偏光である。
【００４７】
波長選択フィルタ１１に入射したＳ偏光である戻り光Ｌ３ａは、波長選択フィルタ１１がＳ偏光に対して励起波長を含む反射帯域を有しているため、波長選択フィルタ１１で反射されて検出光路から排除される。
【００４８】
このように、蛍光顕微鏡１では、ダイクロイックミラー６にＰ偏光として入射した光は、偏光面回転手段７による偏光面の回転により、波長選択フィルタ１１にＳ偏光として入射する。このため、ダイクロイックミラー６に入射するランダム偏光である戻り光Ｌ３のうちＳ偏光成分はダイクロイックミラー６によりすべて反射され、ダイクロイックミラー６を透過したＰ偏光成分の一部（戻り光Ｌ３ａ）はＳ偏光として入射する波長選択フィルタ１１によりすべて反射される。従って、確実な戻り光の遮断を実現することができる。
【００４９】
以上、本実施例に係る蛍光顕微鏡１によれば、蛍光に対する高い検出効率と戻り光の遮断とを実現することができる。ダイクロイックミラー６及び波長選択フィルタ１１は、励起波長に関してＳ偏光の波長特性のみを考慮して設計されればよいため、図５Ａと図５Ｂに例示される波長特性の比較から明らかなように、反射帯域を狭くすることができる。このため、蛍光波長全体に対して高い透過率を実現することが可能であり、また、干渉膜の層数も少なくすることができる。
【００５０】
また、蛍光顕微鏡１では、ダイクロイックミラー６及び波長選択フィルタ１１が入射光軸に対して４５度傾斜して配置されているため、ダイクロイックミラー６又は波長選択フィルタ１１で交わる光路は互いに９０度で交わる。このため、蛍光顕微鏡１の構成が複雑になることはない。
【００５１】
また、蛍光顕微鏡１では、ダイクロイックミラー６及び波長選択フィルタ１１は、共に、励起光Ｌ１のうち少なくともＳ偏光成分を反射し且つ蛍光Ｌ２を透過させる波長特性を有していればよい。つまり、ダイクロイックミラー６のＳ偏光に対する反射帯域と波長選択フィルタ１１のＳ偏光に対する反射帯域は等しくてもよい。このため、ダイクロイックミラー６及び波長選択フィルタ１１は、同じ波長特性を有する同一の膜構成からなる干渉膜で形成されてもよく、ダイクロイックミラー６と波長選択フィルタ１１で部品を共通化することできる。従って、必要な波長選択フィルタの種類を少なくなり、蛍光顕微鏡１の生産性が改善され得る。ダイクロイックミラー６と波長選択フィルタ１１は全く同じ光学素子であってもよい。
【００５２】
なお、蛍光顕微鏡１では、ダイクロイックミラー６と波長選択フィルタ１１は平行に配置されているが、必ずしも平行に配置される必要はない。偏光方向によらず戻り光を遮断することができるように、Ｐ偏光としてダイクロイックミラー６に入射する光がＳ偏光として波長選択フィルタ１１に入射すればよい。偏光面回転手段７が偏光面を９０度回転させることを考慮すると、ダイクロイックミラー６の法線（ＸＺ平面上の線）とダイクロイックミラー６に入射する蛍光の入射光軸（Ｚ軸）とを含む平面（ＸＺ平面）と、波長選択フィルタ１１の法線（ＸＺ平面上の線）と波長選択フィルタ１１に入射する蛍光の入射光軸（Ｚ軸）とを含む平面（ＸＺ平面）とが平行であればよい。従って、ダイクロイックミラー６と波長選択フィルタ１１は、Ｙ軸を回転軸とする限り、それぞれ異なる傾斜角で配置されてもよい。
【００５３】
また、蛍光顕微鏡１では、偏光面回転手段７は、プリズム７ａから構成されているが、ミラーで構成されてもよい。また、偏光面回転手段７は、反射面を３面有しているが、反射面数は３面に限られない。偏光面回転手段７の反射面が２面以上であれば、蛍光はＹ軸を回転軸とするダイクロイックミラー６及び波長選択フィルタ１１に対して偏光方向の異なる偏光として入射し得る。このため、偏光面回転手段７は、２面以上の反射面を有していれば良い。
【００５４】
また、蛍光顕微鏡１では、ダイクロイックミラー６及び波長選択フィルタ１１は、図５Ａに例示されるような波長特性を有するノッチフィルタに限られない。励起光Ｌ１のうち少なくともＳ偏光成分を反射し且つ蛍光Ｌ２を透過させる波長特性を有していれば、例えば、マルチバンドパスフィルタ、シングルバンドパスフィルタ、またはロングウェーブパスフィルタとして構成されてもよい。また、多光子励起顕微鏡で使用される場合には、ショートウェーブパスフィルタとして構成されてもよい。
【実施例２】
【００５５】
図２は、本実施例に係る蛍光顕微鏡の構成の一部を例示した図である。なお、図２のＸＹＺ座標系は、方向参照の便宜のために設けた左手直交座標系である。
図２に例示される蛍光顕微鏡２０の構成は、プリズムから構成された偏光面回転手段７の代わり、イメージローテータ２１を含む点を除き、図１に例示される蛍光顕微鏡１と同様の構成である。従って、図２では、ダイクロイックミラー６と波長選択フィルタ１１の間の構成のみが示されている。また、レンズ８、ピンホール９、及びレンズ１０の図示は、図２では省略されている。
【００５６】
イメージローテータ２１は、反射や屈折により光学像の回転をさせる光学素子であり、偏光面回転手段７と同様に、偏光面を９０度回転させる偏光面回転手段として機能する。
図２に例示される蛍光顕微鏡２０では、ダイクロイックミラー６を透過した戻り光Ｌ３ａは、ダイクロイックミラー６にＰ偏光として入射した光であるため、電場の振動方向ＥがＸ方向の光（磁場の振動方向ＨがＹ方向）としてイメージローテータ２１に入射する。
【００５７】
イメージローテータ２１は、Ｚ方向を軸にイメージローテータを回転させることで、出射面から得られる像を、イメージローテータを回転した角度の２倍回転させることができる。したがってイメージローテータを４５度回転させると、Ｘ方向の単位ベクトルを−Ｙ方向に、Ｙ方向の単位ベクトルをＸ方向に変換する。このため、戻り光Ｌ３ａは、電場の振動方向ＥがＹ方向の光（磁場の振動方向ＨがＸ方向）に変換されて、イメージローテータ２１からＺ方向へ射出される。
【００５８】
イメージローテータ２１から射出された戻り光Ｌ３ａは、不図示のレンズ８、ピンホール９、レンズ１０を介して、波長選択フィルタ１１に入射する。戻り光Ｌ３ａは、電場の振動方向ＥがＹ方向の光（磁場の振動方向ＨがＸ方向）であるため、波長選択フィルタ１１に対してＳ偏光である。従って、波長選択フィルタ１１に入射したＳ偏光である戻り光Ｌ３ａは、波長選択フィルタ１１で反射されて検出光路から排除される。
【００５９】
このように、蛍光顕微鏡２０では、ダイクロイックミラー６にＰ偏光として入射した光は、イメージローテータ２１による偏光面の回転により、波長選択フィルタ１１にＳ偏光として入射する。このため、蛍光顕微鏡２０は、図１に例示される蛍光顕微鏡１と同様に、確実な戻り光の遮断を実現することができる。
【００６０】
以上、本実施例に係る蛍光顕微鏡２０によっても、実施例１に係る蛍光顕微鏡１と同様の効果を得ることができる。また、蛍光顕微鏡２０についても、蛍光顕微鏡１と同様の変更を加えることができる。
【実施例３】
【００６１】
図３は、本実施例に係る蛍光顕微鏡の構成の一部を例示した図である。なお、図３のＸＹＺ座標系は、方向参照の便宜のために設けた左手直交座標系である。
図３に例示される蛍光顕微鏡３０の構成は、プリズムから構成された偏光面回転手段７の代わり、１／２波長板波長板３１を含む点を除き、図１に例示される蛍光顕微鏡１と同様の構成である。従って、図３では、ダイクロイックミラー６と波長選択フィルタ１１の間の構成のみが示されている。また、レンズ８、ピンホール９、及びレンズ１０の図示は、図３では省略されている。
【００６２】
１／２波長板３１は、励起波長の光に対して１８０度の位相差を生じさせる光学素子であり、戻り光の偏光面を９０度回転させる偏光面回転手段として機能する。
図３に例示される蛍光顕微鏡３０では、ダイクロイックミラー６を透過した戻り光Ｌ３ａは、ダイクロイックミラー６にＰ偏光として入射した光であるため、電場の振動方向ＥがＸ方向の光（磁場の振動方向ＨがＹ方向）として１／２波長板３１に入射する。１／２波長板３１へ入射した戻り光Ｌ３ａは、電場の振動方向ＥがＹ方向の光（磁場の振動方向ＨがＸ方向）に変換されて、１／２波長板３１からＺ方向へ射出される。
【００６３】
１／２波長板３１から射出された戻り光Ｌ３ａは、不図示のレンズ８、ピンホール９、レンズ１０を介して、波長選択フィルタ１１に入射する。戻り光Ｌ３ａは、電場の振動方向ＥがＹ方向の光（磁場の振動方向ＨがＸ方向）であるため、波長選択フィルタ１１に対してＳ偏光である。従って、波長選択フィルタ１１に入射したＳ偏光である戻り光Ｌ３ａは、波長選択フィルタ１１で反射されて検出光路から排除される。
【００６４】
このように、蛍光顕微鏡３０では、ダイクロイックミラー６にＰ偏光として入射した戻り光は、１／２波長板３１による偏光面の回転により、波長選択フィルタ１１にＳ偏光として入射する。このため、蛍光顕微鏡３０は、図１に例示される蛍光顕微鏡１と同様に、確実な戻り光の遮断を実現することができる。
【００６５】
以上、本実施例に係る蛍光顕微鏡３０によっても、実施例１に係る蛍光顕微鏡１と同様の効果を得ることができる。また、蛍光顕微鏡３０についても、蛍光顕微鏡１と同様の変更を加えることができる。
【実施例４】
【００６６】
図４は、本実施例に係る蛍光顕微鏡の構成の一部を例示した図である。なお、図４のＸＹＺ座標系は、方向参照の便宜のために設けた左手直交座標系である。  
図４に例示される蛍光顕微鏡４０の構成は、プリズムから構成された偏光面回転手段７が取り除かれている点、波長選択フィルタ１１がダイクロイックミラー６に対して傾斜して配置されている点を除き、図１に例示される蛍光顕微鏡１と同様の構成である。従って、図４では、ダイクロイックミラー６と波長選択フィルタ１１の間の構成のみが示されている。また、レンズ８、ピンホール９、及びレンズ１０の図示は、図４では省略されている。
【００６７】
ダイクロイックミラー６は、Ｙ軸を回転軸として、入射光軸（Ｚ軸）に対して４５度傾斜して配置されているのに対して、波長選択フィルタ１１は、Ｘ軸を回転軸として、入射光軸（Ｚ軸）に対して４５度傾斜して配置されている。即ち、ダイクロイックミラー６の法線とダイクロイックミラー６に入射する蛍光の入射光軸（Ｚ軸）とを含む平面（ＸＺ平面）と、波長選択フィルタ１１の法線と波長選択フィルタ１１に入射する蛍光の入射光軸（Ｚ軸）とを含む平面（ＹＺ平面）は、互いに直交している。
【００６８】
図４に例示される蛍光顕微鏡４０では、ダイクロイックミラー６を透過した戻り光Ｌ３ａは、ダイクロイックミラー６にＰ偏光として入射した光であるため、電場の振動方向ＥがＸ方向の光（磁場の振動方向ＨがＹ方向）として、不図示のレンズ８、ピンホール９、レンズ１０を介して、波長選択フィルタ１１に入射する。
【００６９】
波長選択フィルタ１１では、磁場の振動方向Ｈは入射面（法線と光の進行方向で定義される面、ここではＹＺ平面）に平行な方向であり、電場の振動方向Ｅは入射面に直交した方向である。従って、電場の振動方向ＥがＸ方向の光（磁場の振動方向ＨがＹ方向）は、波長選択フィルタ１１に対してＳ偏光である。このため、波長選択フィルタ１１に入射したＳ偏光である戻り光Ｌ３ａは、波長選択フィルタ１１で反射されて検出光路から排除される。
【００７０】
このように、蛍光顕微鏡４０では、ダイクロイックミラー６と波長選択フィルタ１１の間で偏光面の回転は生じないが、ダイクロイックミラー６と波長選択フィルタ１１が入射光軸（Ｚ軸）と直交する異なる回転軸（Ｘ軸、Ｙ軸）周りに傾斜しているため、ダイクロイックミラー６と波長選択フィルタ１１に対して入射光の偏光方向が異なることになる。このため、蛍光顕微鏡４０は、図１に例示される蛍光顕微鏡１と同様に、確実な戻り光の遮断を実現することができる。
【００７１】
以上、本実施例に係る蛍光顕微鏡４０によっても、実施例１に係る蛍光顕微鏡１と同様の効果を得ることができる。
なお、蛍光顕微鏡４０では、ダイクロイックミラー６、波長選択フィルタ１１は、それぞれ、Ｙ軸、Ｘ軸を回転軸として、入射光軸（Ｚ軸）に対して４５度傾斜して配置されているが、特にこれに限れない。偏光方向によらず戻り光を遮断することができるように、Ｐ偏光としてダイクロイックミラー６に入射する光がＳ偏光として波長選択フィルタ１１に入射すればよい。従って、ダイクロイックミラー６、波長選択フィルタ１１は、それぞれＹ軸、Ｘ軸を回転軸とする限り、異なる傾斜角で配置されてもよい。
【００７２】
また、蛍光顕微鏡４０では、ダイクロイックミラー６及び波長選択フィルタ１１は、図５Ａに例示されるような波長特性を有するノッチフィルタに限られない。励起光Ｌ１のうち少なくともＳ偏光成分を反射し且つ蛍光Ｌ２を透過させる波長特性を有していれば、例えば、マルチバンドパスフィルタ、シングルバンドパスフィルタ、またはロングウェーブパスフィルタとして構成されてもよい。また、多光子励起顕微鏡で使用される場合には、ショートウェーブパスフィルタとして構成されてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１、２０、３０、４０・・・蛍光顕微鏡、２・・・光源、３・・・対物レンズ、４・・・リレー光学系、５・・・走査装置、６・・・ダイクロイックミラー、７・・・偏光面回転手段、７ａ、７ｂ、７ｃ・・・プリズム、８、１０・・・レンズ、９・・・ピンホール、１１・・・波長選択フィルタ、１２・・・回折格子、１３・・・光検出器、２１・・・イメージローテータ、３１・・・１／２波長板、Ｌ１・・・励起光、Ｌ２・・・蛍光、Ｌ３、Ｌ３ａ・・・戻り光、Ｓ・・・標本、Ｅ・・・電場の振動方向、Ｈ・・・磁場の振動方向
【図１】
0005608529.tif 000002
【図２】
0005608529.tif 000003
【図３】
0005608529.tif 000004
【図４】
0005608529.tif 000005
【図５Ａ】
0005608529.tif 000006
【図５Ｂ】
0005608529.tif 000007