(57)【要約】【課題】光学系の倍率の変化や明視野画像等に対応可能な共焦点光スキャナを提供する。【解決手段】ピンホールが形成されたピンホールディスクと、前記ピンホールディスクを回転させる回転手段と、を備え、前記ピンホールディスクを前記回転手段により回転させることにより照明光を走査するとともに、前記ピンホールを通過する、前記照明光に基づく戻り光を結像させることで共焦点画像を得る。前記ピンホールディスクを、前記照明光の光路にかかる位置と、前記光路から退避させる位置との間で往復移動させる移動機構を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2011085759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピンホールが形成されたピンホールディスクと、前記ピンホールディスクを回転させる回転手段と、を備え、前記ピンホールディスクを前記回転手段により回転させることにより照明光を走査するとともに、前記ピンホールを通過する、前記照明光に基づく戻り光を結像させることで共焦点画像を得る共焦点光スキャナにおいて、
前記ピンホールディスクを、前記照明光の光路にかかる位置と、前記光路から退避させる位置との間で往復移動させる移動機構を備えることを特徴とする共焦点光スキャナ。
【請求項２】
前記ピンホールディスクが前記光路から退避させる位置に位置付けられているときに、前記光路を介して透過照明による観察像を取得する光学系を備えることを特徴とする請求項１に記載の共焦点光スキャナ。
【請求項３】
複数の前記ピンホールディスクを備え、前記移動機構により一の前記ピンホールディスクを前記光路にかかる位置に選択的に位置付けることを特徴とする請求項１または２に記載の共焦点光スキャナ。
【請求項４】
前記ピンホールディスクを着脱可能としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の共焦点光スキャナ。
【請求項５】
前記ピンホールディスクのピンホールに対向するマイクロレンズが設けられたマイクロレンズディスクを備え、前記回転手段により前記ピンホールディスクと前記マイクロレンズディスクとを同時に回転させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の共焦点光スキャナ。
【請求項６】
前記ピンホールディスクと前記マイクロレンズディスクとの間には、前記戻り光の光路を折り曲げる手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の共焦点スキャナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピンホールディスクを回転させることにより照明光を走査するとともに、前記ピンホールを通過する、前記照明光に基づく戻り光を結像させることで共焦点画像を得る共焦点光スキャナに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のマイクロレンズと微小開口が同一パターンでそれぞれアレイ状に配置された２枚のディスクと、この２枚のディスクを同期して回転させる回転手段と、上記２枚のディスクの間に挿入されたビームスプリッタと、上記２枚のディスクと試料の間に配置された対物レンズと、を備えたニポウ式共焦点光スキャナが知られている。上記２枚のディスクを回転させることにより、照明光の走査と反射光の選択を同時に行うことで試料の共焦点画像を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２３３５４３号公報
【特許文献２】特開２００９−２１０８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の装置では、ピンホールの大きさを変えることができず、対物レンズの倍率に光学系を最適化させることができない。また、試料の共焦点画像に加えて位相差画像などの明視野画像を観察したいという要望に応じられないという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、光学系の倍率の変化や明視野画像等に対応可能な共焦点光スキャナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の共焦点光スキャナは、ピンホールが形成されたピンホールディスクと、前記ピンホールディスクを回転させる回転手段と、を備え、前記ピンホールディスクを前記回転手段により回転させることにより照明光を走査するとともに、前記ピンホールを通過する、前記照明光に基づく戻り光を結像させることで共焦点画像を得る共焦点光スキャナにおいて、前記ピンホールディスクを、前記照明光の光路にかかる位置と、前記光路から退避させる位置との間で往復移動させる移動機構を備えることを特徴とする。
この共焦点光スキャナによれば、ピンホールディスクを、照明光の光路にかかる位置と、光路から退避させる位置との間で往復移動させるので、光学系の倍率の変化や明視野画像等に対応可能とすることができる。
【０００７】
前記ピンホールディスクが前記光路から退避させる位置に位置付けられているときに、前記光路を介して透過照明による観察像を取得する光学系を備えてもよい。
【０００８】
複数の前記ピンホールディスクを備え、前記移動機構により一の前記ピンホールディスクを前記光路にかかる位置に選択的に位置付けてもよい。
【０００９】
前記ピンホールディスクを着脱可能としてもよい。
【００１０】
前記ピンホールディスクのピンホールに対向するマイクロレンズが設けられたマイクロレンズディスクを備え、前記回転手段により前記ピンホールディスクと前記マイクロレンズディスクとを同時に回転させてもよい。
【００１１】
前記ピンホールディスクと前記マイクロレンズディスクとの間には、前記戻り光の光路を折り曲げる手段を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の共焦点光スキャナによれば、ピンホールディスクを、照明光の光路にかかる位置と、光路から退避させる位置との間で往復移動させるので、光学系の倍率の変化や明視野画像等に対応可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１の共焦点光スキャナを構成する共焦点顕微鏡を示す正面図。
【図２】実施例１の共焦点光スキャナを構成する共焦点顕微鏡を示す平面図
【図３】明視野画像を得る場合における共焦点顕微鏡の状態を示す正面図。
【図４】明視野画像を得る場合における共焦点顕微鏡の状態を示す平面図
【図５】実施例２の共焦点光スキャナを構成する共焦点顕微鏡を示す平面図。
【図６】実施例２の共焦点光スキャナを構成する共焦点顕微鏡を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明による共焦点光スキャナの実施形態について説明する。
【実施例１】
【００１５】
以下、図１〜図４を参照して、実施例１の共焦点光スキャナについて説明する。
【００１６】
図１は実施例１の共焦点光スキャナを構成する共焦点顕微鏡を示す正面図、図２はこの共焦点顕微鏡を示す平面図である。
【００１７】
図１および図２に示すように、共焦点顕微鏡は小径ピンホールユニット２および大径ピンホールユニット３を備える。
【００１８】
小径ピンホールユニット２は、螺旋状パターンで小径のピンホール２１ａが配列されたピンホールディスク２１と、マイクロレンズ２２ａがピンホール２１ａと同一パターンで配列されたマイクロレンズディスク２２と、ピンホールディスク２１およびマイクロレンズディスク２２を互いに連結する連結ドラム２３と、連結ドラム２３に回転軸が接続されたモータ２４と、を備える。
【００１９】
大径ピンホールユニット３は、螺旋状パターンで大径のピンホール３１ａが配列されたピンホールディスク３１と、マイクロレンズ３２ａがピンホール３１ａと同一パターンで配列されたマイクロレンズディスク３２と、ピンホールディスク３１およびマイクロレンズディスク３２を互いに連結する連結ドラム３３と、連結ドラム３３に回転軸が接続されたモータ３４と、を備える。
【００２０】
このように、小径ピンホールユニット２および大径ピンホールユニット３では、マイクロレンズディスクのマイクロレンズとピンホールディスクのピンホールとを一対一に対向させることで、励起光の利用効率を高めることができる。
【００２１】
図２に示すように、小径ピンホールユニット２および大径ピンホールユニット３は直動スライダ４の摺動部４ａに取り付けられ、直動スライダ４の固定部４ｂに沿って水平方向にスライド可能とされている。摺動部４ａのスライドは手動で行ってもよく、あるいは電動モータを用いた駆動機構を設けてもよい。このように、摺動部４ａをスライドさせることでピンホールユニットを選択可能とし、ピンホールユニットのピンホール径を対物レンズ５の倍率（ＮＡ）に応じて切り替えるようにしている。これにより、低倍率から高倍率までの対物レンズで同様の共焦点画像を得ることが可能となる。
【００２２】
また、図１および図２に示すように、試料からの様々な蛍光波長に対応するため、共焦点顕微鏡には３つのダイクロイックミラー６Ａ，６Ｂ，６Ｃが設けられている。ダイクロイックミラー６Ａ，６Ｂ，６Ｃは励起光を透過し、蛍光信号を反射する特性を持つように設計され、ピンホールディスクとマイクロレンズディスクの間に配置される。
【００２３】
ダイクロイックミラー６Ａ，６Ｂ，６Ｃはミラーホルダ６１を介して直動スライダ７の摺動部７ａに取り付けられ、直動スライダ７の固定部７ｂに沿って水平方向にスライド可能とされている。摺動部７ａのスライドは手動で行ってもよく、あるいは電動モータを用いた駆動機構を設けてもよい。
【００２４】
次に、本実施例の共焦点顕微鏡の動作について説明する。
【００２５】
摺動部４ａを所定位置までスライドさせることにより、小径ピンホールユニット２または大径ピンホールユニット３を選択し、光路に挿入する。また、摺動部７ａを所定位置までスライドさせることにより、ダイクロイックミラー６Ａ，６Ｂ，６Ｃのいずれかを選択し、光路に挿入する。図２では、大径ピンホールユニット３およびダイクロイックミラー６Ｃが選択された状態を示している。
【００２６】
この状態では、図１および図２に示すように、光源１から出射された特定の波長を持つ励起光１０１は大径ピンホールユニット３に入射し、マイクロレンズディスク３２の各マイクロレンズ３２ａによって集光されて、対向するピンホールディスク３１の各ピンホール３１ａを通過する。励起光１０１は大径ピンホールユニット３の回転に同期して、試料１０上で走査される。
【００２７】
試料１０からは励起光１０１よりも波長の長い蛍光信号１０２が発せられる。蛍光信号１０２は対物レンズ５を経由し、ピンホールディスク３１のピンホール面に像を結ぶ。
【００２８】
ピンホールディスク３１のピンホール３１ａを通過した蛍光信号１０２は、ダイクロイックミラー６Ｃで折り曲げられ、結像光学系８を経由してカメラ９の撮像面で結像し、共焦点画像を形成する。なお、画像のＳ／Ｎ比向上のため、結像光学系８のリレーレンズの間に、蛍光信号に対応する波長帯域のみを通すバンドパスフィルタ８１が挿入されている。バンドパスフィルタ８１の特性を蛍光信号に応じて選択可能とすることもでき、例えば、フィルタホイールを用いてフィルタを選択してもよい。
【００２９】
図３は明視野画像を得る場合における共焦点顕微鏡の状態を示す正面図、図４は上記状態を示す平面図である。
【００３０】
図３および図４に示すように、本実施例の共焦点光スキャナでは、摺動部４ａを所定位置までスライドさせることにより、小径ピンホールユニット２および大径ピンホールユニット３の両者を光路から退避させることができる。すなわち、摺動部４ａの停止位置として、小径ピンホールユニット２が光路に位置付けられる位置と、大径ピンホールユニット３が光路に位置付けられる位置と、小径ピンホールユニット２および大径ピンホールユニット３を光路から退避させる位置とを有する。
【００３１】
図３および図４に示すように、小径ピンホールユニット２および大径ピンホールユニット３を光路から退避させた状態で、光源１Ａから照明光１０３を照射すると、試料１０を透過した光は対物レンズ５、ダイクロイックミラー６Ｃ、結像光学系８を順次、経由してカメラ９に入射する。カメラ９では位相差画像や微小干渉画像などの明視野画像を得ることができる。
【００３２】
このように、本実施例の共焦点光スキャナユニットによれば、ピンホールユニットを光路から退避させることができるため、共焦点画像に加えて、位相差画像や微小干渉画像などの明視野画像を得ることができる。
【００３３】
なお、種々のピンホール径のポンホールユニットを用意するとともに、ピンホールユニットを摺動部４ａに対し着脱可能とすることにより、ピンホール径を任意に選択できるように構成してもよい。この場合、着脱されるピンホールユニットに干渉しない位置までダイクロイックミラー６Ａ，６Ｂ，６Ｃあるいはミラーホルダ６１を退避させることができるように、直動スライダ７のスライド範囲を定めればよい。
【実施例２】
【００３４】
以下、図５〜図６を参照して、実施例２の共焦点光スキャナについて説明する。
【００３５】
図５および図６は実施例２の共焦点光スキャナを構成する共焦点顕微鏡を示す平面図である。図５および図６において、実施例１の共焦点光スキャナと同一要素には同一符合を付している。
【００３６】
図５に示すように、本実施例の共焦点光スキャナでは、単一のダイクロイックミラー６が、マイクロレンズディスクとピンホールディスクの間に配置される。また、小径ピンホールユニット２および大径ピンホールユニット３をスライドさせることにより、対物レンズの倍率に応じて小径ピンホールユニット２または大径ピンホールユニット３を選択的に光路に位置付けることができる。図５は大径ピンホールユニット３が、図６は小径ピンホールユニット２が、それぞれ光路に位置付けられた状態を示している。
【００３７】
本実施例の共焦点光スキャナでは、小径ピンホールユニット２および大径ピンホールユニット３を光路から退避させ明視野画像を得ることはできないが、小径ピンホールユニット２と大径ピンホールユニット３とを接近させて移動ストロークを縮小することで、装置の小型化を図ることができる。
【００３８】
本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、ピンホールが形成されたピンホールディスクと、前記ピンホールディスクを回転させる回転手段と、を備え、前記ピンホールディスクを回転させることにより照明光を走査するとともに、前記ピンホールを通過する、前記照明光に基づく戻り光を結像させることで共焦点画像を得る共焦点光スキャナに対し、広く適用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
４      直動スライダ（移動機構）
２１    ピンホールディスク
２１ａ  ピンホール
３１    ピンホールディスク
３１ａ  ピンホール
２２    マイクロレンズディスク
２２ａ  マイクロレンズ
３２    マイクロレンズディスク
３２ａ  マイクロレンズ
【図１】
2011085759.tif 000003
【図２】
2011085759.tif 000004
【図３】
2011085759.tif 000005
【図４】
2011085759.tif 000006
【図５】
2011085759.tif 000007
【図６】
2011085759.tif 000008