(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から射出された照明光で標本を走査する走査手段と、
前記照明光が照射された前記標本で発生する観察光を集光する集光レンズと、
前記観察光を検出する検出素子と、
前記集光レンズの瞳を前記検出素子の前記受光面と略共役にする瞳リレー光学系と、を含み、
前記検出素子は、前記瞳リレー光学系から射出された前記観察光の最軸外の主光線と前記瞳リレー光学系の光軸とが前記受光面と前記瞳リレー光学系との間で交差するように、
配置され、
前記瞳リレー光学系は、前記最軸外の主光線と前記瞳リレー光学系の光軸とが前記受光面と前記瞳リレー光学系との間で交差するような瞳収差を有する
ことを特徴とする走査型観察装置。
【請求項２】
光源から射出された照明光で標本を走査する走査手段と、
前記照明光が照射された前記標本で発生する観察光を集光する集光レンズと、
前記観察光を検出する検出素子と、
前記集光レンズの瞳を前記検出素子の前記受光面と略共役にする瞳リレー光学系と、を含み、
前記検出素子は、前記瞳リレー光学系から射出された前記観察光の最軸外の主光線と前記瞳リレー光学系の光軸とが前記受光面と前記瞳リレー光学系との間で交差するように、且つ、前記集光レンズの瞳共役位置が前記受光面と前記瞳リレー光学系との間に位置するように、配置されて、
前記瞳リレー光学系は、前記最軸外の主光線と前記瞳リレー光学系の光軸とが前記受光面と前記瞳リレー光学系との間で交差するような瞳収差を有する
ことを特徴とする走査型観察装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の走査型観察装置において、
前記走査手段は、照明光路上で、且つ、前記集光レンズの瞳共役位置に配置される
ことを特徴とする走査型観察装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の走査型観察装置において、
前記走査型観察装置は、非線形光学顕微鏡である
ことを特徴とする走査型観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、標本を走査する走査手段を備えた走査型観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
観察装置の分野においては、標本上の一定の領域から生じた観察光を効率良く検出するための構成として、検出素子の受光面を観察光が入射する対物レンズや集光レンズ（以降、対物レンズと集光レンズのいずれについても集光レンズと記す）の瞳共役面に配置する構成が知られている。このような構成は、例えば、特許文献１で開示されている。  
【０００３】
特許文献１に開示される走査型顕微鏡は、集光レンズの瞳が光検出器の受光面に投影されるように構成されている。標本から集光レンズに入射する観察光の主光線は、その観察光が生じた標本上の位置に関わらず、集光レンズの瞳位置を通過する。このため、受光面が瞳共役面に配置された特許文献１に開示される走査型顕微鏡によれば、走査位置に関わらず標本からの観察光を効率的に検出することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２７５７６３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、検出素子は、外部からの電場や磁場の遮蔽や検出素子の冷却など様々な役割を担うハウジングに収納されていて、通常はハウジングに形成された、光軸と平行な開口の底に配置されている。
【０００６】
集光レンズの光軸からずれた位置から生じた観察光の主光線、即ち、軸外光の主光線は、光軸に対して傾斜した状態で瞳位置に入射することから、軸外光では、ハウジングが障害物となり、ケラレが生じてしまうことがある。
【０００７】
このようなハウジングによるケラレを抑制するためには、瞳投影倍率を高くして入射角を浅くする方法が考えられる。しかしながら、瞳投影倍率が高くなると検出素子の受光面に入射する光束が太くなる。このため、投影倍率を高くしすぎると、観察光が受光面からはみ出してしまう事象や、太くなった光束の周辺部分がハウジングに遮られる事象が生じてしまい、かえって効率が低下してしまう。
以上のような実情を踏まえ、本発明では、検出素子を収納するハウジングによる軸外光のケラレを抑制する技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様は、光源から射出された照明光で標本を走査する走査手段と、前記照明光が照射された前記標本で発生する観察光を集光する集光レンズと、前記観察光を検出する検出素子と、前記集光レンズの瞳を前記検出素子の前記受光面と略共役にする瞳リレー光学系と、を含み、前記検出素子は、前記瞳リレー光学系から射出された前記観察光の最軸外の主光線と前記瞳リレー光学系の光軸とが前記受光面と前記瞳リレー光学系との間で交差するように、配置され、前記瞳リレー光学系は、前記最軸外の主光線と前記瞳リレー光学系の光軸とが前記受光面と前記瞳リレー光学系との間で交差するような瞳収差を有する走査型観察装置を提供する。
【００１１】
本発明の第２の態様は、光源から射出された照明光で標本を走査する走査手段と、前記照明光が照射された前記標本で発生する観察光を集光する集光レンズと、前記観察光を検出する検出素子と、前記集光レンズの瞳を前記検出素子の前記受光面と略共役にする瞳リレー光学系と、を含み、前記検出素子は、前記瞳リレー光学系から射出された前記観察光の最軸外の主光線と前記瞳リレー光学系の光軸とが前記受光面と前記瞳リレー光学系との間で交差するように、且つ、前記集光レンズの瞳共役位置が前記受光面と前記瞳リレー光学系との間に位置するように、配置されて、前記瞳リレー光学系は、前記最軸外の主光線と前記瞳リレー光学系の光軸とが前記受光面と前記瞳リレー光学系との間で交差するような瞳収差を有する走査型観察装置を提供する。
【００１２】
本発明の第３の態様は、第１の態様または第２の態様に記載の走査型観察装置において、前記走査手段は、照明光路上で、且つ、前記集光レンズの瞳共役位置に配置される走査型観察装置を提供する。
【００１３】
本発明の第４の態様は、第１の態様乃至第３の態様のいずれか１つに記載の走査型観察装置において、前記走査型観察装置は、非線形光学顕微鏡である走査型観察装置を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、検出素子を収納するハウジングによる軸外光のケラレを抑制する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例１に係る走査型観察装置の構成を例示した図である。
【図２】従来技術に係る走査型観察装置と実施例１に係る走査型観察装置の相違点について説明するための図である。
【図３】検出素子の配置と開口効率の関係について例示した図である。
【図４】図１に例示される典型的な開口形状を備えた検出器の拡大図である。
【図５】従来技術に係る走査型観察装置と本発明の実施例２に係る走査型観察装置の相違点について説明するための図である。
【図６】異なる瞳収差を有する瞳リレー光学系の各々から射出される蛍光の様子を例示した図である。
【図７】図６に例示される瞳リレー光学系の各々の球面収差図である。
【図８】図６に例示される瞳リレー光学系の各々を用いた場合における、検出素子の配置と開口効率の関係について例示した図である。
【図９】本発明の実施例３に係る走査型観察装置の構成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】
【００１６】
図１は、本実施例に係る２光子励起顕微鏡の構成を例示した図である。図１に例示される２光子励起顕微鏡１は、標本Ｓから生じる観察光である蛍光を検出することにより標本Ｓを観察する、スキャナ３を備えた走査観察装置である。
【００１７】
２光子励起顕微鏡１は、標本Ｓを励起するためのレーザ光を射出するレーザ２と、レーザ２から射出されたレーザ光で標本Ｓを走査する走査手段であるスキャナ３と、瞳リレー光学系４と、レーザ光を反射させて標本Ｓから生じた蛍光を透過させるダイクロイックミラー５と、対物レンズ６と、瞳リレー光学系７と、蛍光を検出する検出素子８ａを備えた検出器８と、を含んでいる。
【００１８】
スキャナ３は、例えば、ガルバノミラー、ポリゴンミラー、音響光学偏向素子などであり、ダイクロイックミラー５とレーザ２との間の照明光路上で、且つ、対物レンズ６の瞳共役位置に配置されている。瞳リレー光学系４は、レンズ４ａとレンズ４ｂからなり、対物レンズ６の瞳ＰＰがスキャナ３と略共役になるように構成されている。
【００１９】
ダイクロイックミラー５は、照明光路と検出光路を分岐させる光路分岐手段である。対物レンズ６は、レーザ光を標本Ｓに照射するとともに、レーザ光が照射された標本Ｓで生じる蛍光を集光する集光レンズである。瞳リレー光学系７は、レンズ７ａとレンズ７ｂからなり、対物レンズ６の瞳ＰＰが検出素子８ａの受光面８ｂと略共役になるように構成されている。
【００２０】
検出器８は、検出素子８ａに加えて、検出素子８ａを収納するハウジング８ｃを含んでいる。外部からの電場や磁場の遮蔽、検出素子８ａの冷却などの為に設けられるハウジング８ｃには、検出素子８ａへ入射する蛍光が通る光軸と平行な開口が形成されている。
なお、検出器８は、例えば冷却式光電子増倍管（フォトマル）であり、検出素子８ａの材質としては、ＧａＡｓＰなどが採用される。
【００２１】
検出素子８ａは、検出素子８ａの受光面８ｂの法線と瞳リレー光学系７の光軸とが一致するように、その開口の底に配置されている。また、検出素子８ａは、瞳リレー光学系７から射出された蛍光の最軸外の主光線と瞳リレー光学系７の光軸とが、瞳リレー光学系７と受光面８ｂとの間で交差するように、配置されている。
【００２２】
図２は、従来技術に係る走査型観察装置と本実施例に係る走査型観察装置の相違点について説明するための図である。図３は、検出素子の配置と開口効率の関係について例示した図である。なお、図３の縦軸は、瞳リレー光学系から射出された蛍光の瞳位置での軸上の光束の面積に対する軸外の光束の面積の割合である開口効率を示し、図３の横軸は、対物レンズの瞳共役位置Ｐ０からの受光面８ｂのずらし量を示す。なお、ずらし量は、受光面８ｂが瞳共役位置Ｐ０よりも瞳リレー光学系から離れた状態でプラスとなるように定義する。
【００２３】
以下、図２及び図３を参照しながら、走査型観察装置である２光子励起顕微鏡の検出素子８ａの配置とその影響について、さらに詳細に説明する。
【００２４】
図２（ａ）には、従来技術に係る走査型観察装置である２光子励起顕微鏡１００に含まれる検出素子８ａの配置が示されている。図２（ｂ）には、本実施例に係る走査型観察装置である２光子励起顕微鏡１に含まれる検出素子８ａの配置が示されている。２光子励起顕微鏡１００と２光子励起顕微鏡１では、レンズ７ｂと検出器８の間の間隔のみが異なっている。
【００２５】
図２（ａ）に例示されるように、従来技術に係る２光子励起顕微鏡１００では、検出素子８ａは、受光面８ｂが瞳共役面ＣＰと一致するように光軸上に配置される。この場合、ハウジング８ｃがなければすべての主光線（例えば、軸上光の主光線Ｌ０、軸外光の主光線Ｌ１、軸外光の主光線Ｌ２）が受光面８ｂの中心に位置する瞳共役位置Ｐ０に入射することになるため、主光線により代表される標本Ｓの各位置から生じた光を、その光束径が検出素子８ａのサイズを超えない限りにおいて検出することが可能である。しかしながら、実際にはハウジング８ｃが存在するため、光軸に対して主光線が傾斜している軸外光では、ハウジング８ｃによるケラレが生じてしまう。
なお、ハウジング８ｃの開口の先端には、通常、防塵、保護のため窓レンズと呼ばれるカバーガラス（平行平板）が配置されている。ここでは線のみの記載としているが、厚みが影響するときは、空気換算長を考慮すればよい。
【００２６】
具体的には、２光子励起顕微鏡１００では、瞳共役位置Ｐ０からの受光面８ｂのずらし量は０であるので、図３に示されるように、主光線Ｌ０に代表される軸上光では開口効率が１００％であるのに対して、主光線Ｌ１に代表される軸外光では開口効率が５５％程度、主光線Ｌ２に代表されるさらに軸外から生じる軸外光では開口効率が０％となる。
なお、図３の開口効率の導出に当たり、ハウジング８ｃの開口形状が円筒形で、その直径ｂがφ６ｍｍ、開口の深さｃが８．９ｍｍ、受光面８ｂの直径ａがφ５ｍｍ、レンズ７ｂの焦点距離ｆが３５．３ｍｍ、レンズ７ｂの入射面側での最も軸外の光束の主光線の光線高が１１．８ｍｍ、レンズ７ｂの射出面側で軸上光束の光束径がφ３．２ｍｍとして計算した。
【００２７】
一方、図２（ｂ）に例示されるように、本実施例に係る２光子励起顕微鏡１では、検出素子８ａは、対物レンズ６の瞳共役位置Ｐ０が受光面８ｂとレンズ７ｂ（瞳リレー光学系７）との間に位置するように、光軸上に配置される。このため、２光子励起顕微鏡１では、ハウジング８ｃに形成された開口の標本側の端部（以降、開口端と記す）において、軸外光の主光線（主光線Ｌ１、主光線Ｌ２）が、走査型観察装置１００の場合に比べて光軸から近い位置を通過することになる。これにより、ハウジング８ｃでのケラレを抑制することができるため、図３に示されるように、受光面８ｃを瞳共役位置Ｐ０からずらすことで、軸外光の開口効率が改善される。
【００２８】
なお、瞳共役位置Ｐ０を通過後の軸外光の主光線（主光線Ｌ１、主光線Ｌ２）は、瞳共役位置Ｐ０から離れるほど光軸から広がっていくことになるため、瞳共役位置Ｐ０を開口端に近づけすぎると、瞳共役位置Ｐ０を通過後に主光線が大きく広がってしまい、開口内でケラレが生じてしまう。図３に示されるように、２光子励起顕微鏡１の場合には、受光面８ｃの瞳共役位置Ｐ０からのずらし量としては、４ｍｍから６ｍｍ程度が望ましく、ずらし量を大きくしすぎると、一旦改善された軸外光の開口効率が再び低下してしまう。このため、検出素子８ａの受光面は、瞳共役位置Ｐ０は大きく離れた位置に配置されるべきでなく、瞳共役位置Ｐ０近傍に配置されることが望ましい。
特に、ハウジングの開口の直径ｂに対する深さｃの比ｃ／ｂが１．３から１．６程度のとき、瞳リレー光学系の中間像の後段のレンズ系の焦点距離ｆに対するずらし量ｚの比ｚ/ｆは０．１から０．１８程度であることが望ましい。
【００２９】
このように、瞳共役位置Ｐ０からの受光面８ｃのずらし量ｚには、ケラレの発生を効果的に抑制することができる最適な範囲が存在する。図４は、図１に例示される典型的な開口形状を備えた検出器の拡大図である。図４に例示される検出器８の場合、ケラレの発生を効果的に抑制することができるずらし量ｚの最適な範囲は、以下の式（１）で表される。
【数１】
0005977527.tif 000002
【００３０】
ここで、パラメータａは検出素子８ａの受光面径（受光面８ｂの径）であり、パラメータｂはメカ枠径（ハウジング８ｃの開口の径）であり、パラメータｃはメカ枠長（ハウジング８ｃの開口の深さ）である。また、パラメータｈｕは最軸外光の上側光線幅（最軸外光の主光線と上側マージナル光線との間の間隔）であり、パラメータｈｌは、最軸外光の下側光線幅（最軸外光の主光線と下側マージナル光線との間の間隔）であり、パラメータθは、最軸外光の光線入射角度（最軸外光の主光線が瞳共役位置に入射する際の、主光線と光軸とのなす角）である。なお、パラメータａとパラメータｂは、ａ≦ｂの関係にあり、パラメータｃは、開口内に窓レンズが配置されている場合には、空気換算長で表される。
【００３１】
式（１）は、下記の式（２）から式（５）で算出されるケラレ量が最小化されることを条件に算出することができる。
【数２】
0005977527.tif 000003
【００３２】
ここで、ケラレ量ｕａは受光面側での上側ケラレ量（受光面と同一平面における上側マージナル光線と受光面の上端との間の間隔）であり、ケラレ量ｕｂはメカ枠側での上側ケラレ量（開口端と同一平面における上側マージナル光線と上側開口端との間の間隔）であり、ケラレ量ｌａは受光面側での下側ケラレ量（受光面と同一平面における下側マージナル光線と受光面の下端との間の間隔）であり、ケラレ量ｌｂはメカ枠側での下側ケラレ量（開口端と同一平面における下側マージナル光線と下側開口端との間の間隔）である。なお、ケラレ量ｕａ、ケラレ量ｕｂ、ケラレ量ｌａ、ケラレ量ｌｂは、それぞれ、ケラレが生じる場合にはプラスの値として、ケラレが生じない場合にはマイナスの値として算出される。
【００３３】
以上のように構成された本実施例に係る２光子励起顕微鏡１によれば、対物レンズ６の瞳共役位置Ｐ０が、受光面８ｂ近傍で、且つ、受光面８ｂと瞳リレー光学系７との間に位置するように検出素子８ａが配置されることで、ハウジング８ｃによる軸外光のケラレを抑制することができる。
【実施例２】
【００３４】
図５は、従来技術に係る走査型観察装置と本実施例に係る走査型観察装置の相違点について説明するための図である。図５（ａ）は、従来技術に係る走査型観察装置である２光子励起顕微鏡１００の瞳リレー光学系から検出器８へ向けて射出される光の様子を示している。図５（ｂ）は、本実施例に係る走査型観察装置である２光子励起顕微鏡１０の瞳リレー光学系から検出器８へ向けて射出される光の様子を示している。
【００３５】
本実施例に係る２光子励起顕微鏡１０は、瞳リレー光学系を構成するレンズ７ｂの代わりにレンズ１７ｂを含む点、及び、受光面８ｂが瞳共役面ＣＰと一致するように検出素子８ａが配置される点が、図１に例示される２光子励起顕微鏡１と異なっている。なお、受光面８ｂが瞳共役面ＣＰと一致するように検出素子８ａが配置される点については、従来技術に係る２光子励起顕微鏡１００と同じである。
【００３６】
図５（ｂ）に例示されるレンズ１７ｂと図示しないレンズ７ａとで構成される瞳リレー光学系は、最軸外の主光線とその瞳リレー光学系の光軸とが受光面８ｂと瞳リレー光学系との間で交差するような瞳収差を有している。さらに、その瞳収差は、最軸外において最も大きな球面収差であり、光軸に近づくにつれて球面収差が小さくなるような収差である。
【００３７】
このため、瞳収差を有する瞳リレー光学系を備えた２光子励起顕微鏡１０では、主光線が光軸と交わる位置が主光線毎に異なることになり、光軸からより離れた軸外光の主光線ほど瞳共役位置Ｐ０から離れた位置で光軸と交わることになる。なお、瞳位置や瞳共役位置は、一般に、近軸光線によって定義される。
【００３８】
図６は、異なる瞳収差を有する瞳リレー光学系の各々から射出される蛍光の様子を例示した図である。図７は、図６に例示される瞳リレー光学系の各々の球面収差図である。図８は、図６に例示される瞳リレー光学系の各々を用いた場合における、検出素子の配置と開口効率の関係について例示した図である。なお、図８の縦軸は、瞳リレー光学系から射出された蛍光に対する検出素子８ａで検出される蛍光の割合である開口効率を示し、図８の横軸は、対物レンズの瞳共役位置Ｐ０からの受光面８ｂのずらし量を示す。なお、ずらし量は、受光面８ｂが瞳共役位置Ｐ０よりも瞳リレー光学系から離れた状態でプラスとなるように定義する。
【００３９】
図６（ａ）に例示されるレンズ１８ｂを含む瞳リレー光学系は、図７（ａ）に示されるように最軸外で２．５ｍｍ程度の瞳収差（球面収差）を有する瞳リレー光学系であり、レンズ１８ｂを含む瞳リレー光学系を用いた場合の開口効率が図８（ａ）に示されている。図６（ｂ）に例示されるレンズ１７ｂを含む瞳リレー光学系は、図７（ｂ）に示されるように最軸外で５ｍｍ程度の瞳収差（球面収差）を有する瞳リレー光学系であり、レンズ１７ｂを含む瞳リレー光学系を用いた場合の開口効率が図８（ｂ）に示されている。図６（ｃ）に例示されるレンズ１９ｂを含む瞳リレー光学系は、図７（ｃ）に示されるように最軸外で８ｍｍ程度の瞳収差（球面収差）を有する瞳リレー光学系であり、レンズ１９ｂを含む瞳リレー光学系を用いた場合の開口効率が図８（ｃ）に示されている。
ここで、図８の開口効率の導出に当たり、ハウジングの開口は図３の場合と同形状とし、図６（ａ）のレンズ１８ｂ、図６（ｂ）のレンズ１７ｂ、図６（ｃ）のレンズ１９ｂの入射側の面の曲率半径Ｒ１と射出側の面の曲率半径Ｒ２の比（Ｒ１：Ｒ２）は、それぞれ２６．９：∞、５０：５４．６、１００：３５．６として計算した。
【００４０】
図８（ｂ）に示されるように、レンズ１７ｂを含む瞳リレー光学系を用いた場合には、受光面８ｂを瞳共役面ＣＰと一致させた状態で、ハウジング８ｃによる軸外光のケラレを抑制して、軸外光に対する高い開口効率を実現している。一方で、図８（ａ）及び図８（ｃ）に示されるように、レンズ１８ｂ、レンズ１９ｂを含む瞳リレー光学系を用いた場合には、それぞれ、瞳収差が不足、過剰な状態にあるため、受光面８ｂを瞳共役面ＣＰと一致させた状態では、特に主光線Ｌ２に代表される軸外光のケラレが大きい。    
【００４１】
このように、瞳リレー光学系の瞳収差を利用することによっても、瞳共役位置ＣＰを受光面８ｂに対してずらす場合と同様の効果を得ることが可能である。このため、ある範囲内の瞳収差を利用することで、受光面８ｂを瞳共役位置ＣＰに一致させた状態であっても、ハウジング８ｃでのケラレを抑制して、軸外光の開口効率を改善することができる。
【００４２】
以上のように構成された本実施例に係る２光子励起顕微鏡１０によれば、対物レンズ６の瞳共役位置Ｐ０が受光面８ｂ近傍（受光面８ｂと一致した状態を含む）に配置され、且つ、最軸外の主光線と瞳リレー光学系の光軸が受光面８ｂと瞳リレー光学系との間で交差するような瞳収差を瞳リレー光学系が有することで、実施例１に係る２光子励起顕微鏡１と同様に、ハウジング８ｃによる軸外光のケラレを抑制することができる。
【００４３】
なお、瞳リレー光学系の瞳収差１ｍｍ分の変動は、受光面８ｂのずらし量１ｍｍ分の変動と同様に作用する。このため、ケラレの発生を効果的に抑制することができる瞳収差の最適な範囲は、実施例１と同様に、式（１）を用いて算出することができる。
【００４４】
また、実施例１では、瞳共役位置ＣＰを受光面８ｂに対してずらすことにより、実施例２では、瞳リレー光学系が瞳収差を有することにより、ハウジング８ｃでのケラレを抑制する例を示したが、これらを組み合わせて用いてもよい。例えば、受光面８ｂを瞳共役位置ＣＰに対して５ｍｍずらした状態でケラレを最も効果的に抑制することができる場合には、例えば、最軸外の瞳収差が２ｍｍの瞳リレー光学系を用いた上で、受光面８ｂを３ｍｍだけずらすことで、ケラレを抑制してもよい。
【実施例３】
【００４５】
図９、本実施例に係る２光子励起顕微鏡の構成を例示した図である。図９に例示される２光子励起顕微鏡２０は、標本Ｓから生じる蛍光を観察光として検出することにより標本Ｓを観察する、スキャナ２２を備えた走査観察装置である。
【００４６】
２光子励起顕微鏡２０は、標本Ｓを励起するためのレーザ光を射出するレーザ２１と、レーザ２１から射出されたレーザ光で標本Ｓを走査する走査手段であるスキャナ２２と、瞳リレー光学系２３と、レーザ光を標本Ｓに照射するレンズ２４と、標本Ｓを挟んでレンズ２４と向かい合わせに配置されたレンズ２５と、瞳リレー光学系２６と、レーザ光を遮断し蛍光を透過させるバリアフィルタ２７と、蛍光を検出する検出素子２８ａを備えた検出器２８と、を含んでいる。
【００４７】
スキャナ２２は、例えば、ガルバノミラー、ポリゴンミラー、音響光学偏向素子などであり、標本Ｓとレーザ２１との間の照明光路上で、且つ、レンズ２５の瞳共役位置に配置されている。瞳リレー光学系２３は、レンズ２３ａとレンズ２３ｂからなり、レンズ２５の瞳ＰＰと光学的に共役な位置に形成されるレンズ２４の瞳がスキャナ２２と共役になるように構成されている。
【００４８】
レンズ２５は、レーザ光が照射された標本Ｓで生じる蛍光を集光する集光レンズである。瞳リレー光学系２６は、レンズ２６ａとレンズ２６ｂからなり、レンズ２５の瞳ＰＰが検出素子２８ａの受光面２８ｂと略共役になるように構成されている。
【００４９】
検出器２８は、検出素子２８ａに加えて、検出素子２８ａを収納するハウジング２８ｃを含んでいる。外部からの電場や磁場の遮蔽、検出素子２８ａの冷却などの為に設けられるハウジング２８ｃには、検出素子２８ａへ入射する蛍光が通る光軸と平行な開口が形成されている。
【００５０】
検出素子２８ａは、検出素子２８ａの受光面２８ｂの法線と瞳リレー光学系２６の光軸とが一致するように、その開口の底に配置されている。また、検出素子２８ａは、瞳リレー光学系２６から射出された蛍光の最軸外の主光線と瞳リレー光学系２６の光軸とが、瞳リレー光学系２６と受光面２８ｂとの間で交差するように、配置されている。
【００５１】
より具体的には、実施例１と同様に、検出素子２８ａがレンズ２５の瞳共役位置が受光面２８ｂとレンズ２６ｂとの間に位置するように配置されてもよく、実施例２と同様に、瞳リレー光学系２６が最軸外の主光線とその瞳リレー光学系の光軸とが受光面８ｂと瞳リレー光学系との間で交差するような瞳収差を有していてもよい。
【００５２】
以上のように構成された本実施例に係る２光子励起顕微鏡２０によっても、実施例１及び実施例２に係る２光子励起顕微鏡と同様に、ハウジング２８ｃによる軸外光のケラレを抑制することができる。
【００５３】
実施例１から実施例３では、走査型観察装置として２光子励起顕微鏡を例示したが、本願発明が適用される走査型観察装置は、２光子励起顕微鏡に限られない。軸外からの光を効率的に検出することが求められる走査型観察装置であればよく、例えば、第２高調波（ＳＨＧ）顕微鏡などの蛍光顕微鏡以外の顕微鏡であってもよい。
【００５４】
なお、非線形光学現象を利用した非線形光学顕微鏡の場合、光は一点からのみ生じるが標本中での散乱などにより広がって標本から射出される。このため、これらの散乱した光を無駄なく取り込む必要がある非線形光学顕微鏡は、本願発明の適用対象として、特に好適である。
【符号の説明】
【００５５】
１、１０、２０、１００・・・２光子励起顕微鏡
２、２１・・・レーザ
３、２２・・・スキャナ
４、２３・・・瞳リレー光学系
４ａ、４ｂ、７ａ、７ｂ、１７ｂ、１８ｂ、１９ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４、２５、２６ａ、２６ｂ・・・レンズ
５・・・ダイクロイックミラー
６・・・対物レンズ
７、２６・・・瞳リレー光学系
８、２８・・・検出器
８ａ、２８ａ・・・検出素子
８ｂ、２８ｂ・・・受光面
８ｃ、２８ｃ・・・ハウジング
２７・・・バリアフィルタ
Ｐ０・・・瞳共役位置
ＰＰ・・・瞳面
ＣＰ・・・瞳共役面
Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２・・・主光線
Ｓ・・・標本
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図９】
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【図３】
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【図６】
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【図８】
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