(57)【要約】【課題】光路を切り替えるとともにダイクロイックミラーの挿脱による光軸ずれを補正しつつ、装置の小型化を図る。【解決手段】標本からの光を２つの光路に分岐するダイクロイックミラー３９と、ダイクロイックミラー３９における光の屈折量とほぼ同等の屈折量で光を屈折させる素ガラス４１と、ダイクロイックミラー３９と素ガラス４１とを光路の同一位置に互いに交差する方向から択一的に挿脱させる挿脱機構４３とを備える光路切替装置２５を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
標本からの光を２つの光路に分岐する分岐部材と、
該分岐部材における光の屈折量とほぼ同等の屈折量で光を屈折させる光屈折部材と、
前記分岐部材と前記光屈折部材とを前記光路の同一位置に互いに交差する方向から択一的に挿脱させる挿脱機構とを備える光路切替装置。
【請求項２】
前記挿脱機構が、前記分岐部材による分岐前の分岐前光路と分岐後の分岐後光路とを含む平面に対して交差する方向に前記分岐部材および前記光屈折部材の一方を挿脱し、前記平面に沿う方向に前記分岐部材および前記光屈折部材の他方を挿脱する請求項１に記載の光路切替装置。
【請求項３】
前記挿脱機構が、前記分岐部材および前記光屈折部材の一方を前記平面に対して交差する方向に並進移動させる第１機構と、
前記分岐部材および前記光屈折部材の他方を前記平面に対して交差する方向に延びる軸回りに搖動運動させる第２機構とを備える請求項２に記載の光路切替装置。
【請求項４】
前記第１機構と前記第２機構との間で動力を伝達し、前記分岐部材の挿入動作と前記光屈折部材の脱離動作、および、前記分岐部材の脱離動作と前記光屈折部材の挿入動作を連動させる伝達部を備える請求項３に記載の光路切替装置。
【請求項５】
前記分岐部材の脱離動作を検出する検出部と、
該検出部により前記分岐部材の脱離動作が検出されると、前記第１機構または前記第２機構を駆動して前記光屈折部材を光路に挿入させる駆動部とを備える請求項３に記載の光路切替装置。
【請求項６】
前記光屈折部材が所定の波長成分を除去可能なフィルタであり、
前記第２機構が前記光屈折部材を前記軸回りに搖動運動させ、前記光路の分岐位置に前記分岐部材が挿入されている状態で前記光屈折部材を前記分岐後光路に挿入させる請求項３から請求項５のいずれかに記載の光路切替装置。
【請求項７】
前記挿脱機構が、前記分岐部材および前記光屈折部材の一方を前記平面に対して交差する方向に併進移動させる第１機構と、
前記分岐部材および前記光屈折部材の他方を前記平面に沿う方向に併進移動させる第２機構とを備える請求項２に記載の光路切替装置。
【請求項８】
前記分岐部材の脱離動作を検出する検出部と、
該検出部により前記分岐部材の脱離動作が検出されると、前記第１機構または前記第２機構を駆動して前記光屈折部材を光路に挿入させる駆動部とを備える請求項７に記載の光路切替装置。
【請求項９】
光源からの光を標本上で走査させる走査部と、
該走査部により前記光が走査されることにより前記標本から戻る光を検出する２つの光検出器と、
該２つの光検出器に入射させる光を２つの光路に分岐する請求項１から請求項８のいずれかに記載の光路切替装置とを備える走査型レーザ顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光路切替装置および走査型レーザ顕微鏡に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ顕微鏡装置の光路を分岐するダイクロイックミラー等を光路に挿脱することにより光路を切り替え可能な光路切替装置が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２および特許文献３参照。）。特許文献１，２，３に記載の光路切替装置は、顕微鏡装置の光路からダイクロイックミラーを外した場合にダイクロイックミラーの密度と板厚に応じた屈折の影響による蛍光の光軸ずれが生じるのを防ぐため、ダイクロイックミラーと材質および厚さが等しい素ガラスを光路に代わりに挿入することとしている。
【０００３】
具体的には、特許文献１，２，３に記載の光路切替装置は、レーザ顕微鏡装置の光路に対して直交する同一平面上にダイクロイックミラーと素ガラスを配置し、その同一平面に沿ってダイクロイックミラーおよび素ガラスを一体的に移動させることで、ダイクロイックミラーと素ガラスとを光路の同一位置に択一的に挿入することができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２５４６５５号公報
【特許文献２】特開２００７−３３４３０２号公報
【特許文献３】特開２００８−１６４７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１，２，３に記載の光路切替装置のように、ダイクロイックミラーおよび素ガラスを同一平面に沿って一体的に移動させるのでは、ダイクロイックミラーと素ガラスとを切り替えるために少なくともこれらの素子３個分に相当する直線的なストロークが必要になる（例えば、特許文献１の図７参照。）。そのため、光路切替装置が大型化してしまい、他の機構を設置する場合の障害になるという不都合がある。
【０００６】
本発明は、光路を切り替えるとともにダイクロイックミラーの挿脱による光軸ずれを補正しつつ、装置の小型化を図ることができる光路切替装置および走査型レーザ顕微鏡を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、標本からの光を２つの光路に分岐する分岐部材と、該分岐部材における光の屈折量とほぼ同等の屈折量で光を屈折させる光屈折部材と、前記分岐部材と前記光屈折部材とを前記光路の同一位置に互いに交差する方向から択一的に挿脱させる挿脱機構とを備える光路切替装置を提供する。
【０００８】
本発明によれば、挿脱機構により、光路に分岐部材を挿入して標本からの光を２つの光路に分岐する一方、光路から分岐部材を脱離させて光の分岐を解除することで、標本からの光路を切り替えることができる。また、挿脱機構により、光路から分岐部材を脱離させた場合に光路の同一位置に光屈折部材を挿入することで、光屈折部材により分岐部材とほぼ同等の屈折量で光を屈折させて、分岐部材における光の屈折の影響により生じる蛍光の光軸ずれを補正することができる。
【０００９】
この場合において、挿脱機構が、分岐部材と光屈折部材とを互いに異なる方向から挿脱してこれらを切り替えることで、分岐部材および光屈折部材を同一平面に沿って一体的に移動させてこれらを切り替える従来の光路切替装置と比較して、分岐部材と光屈折部材とを切り替えるために必要な直線的なストロークを短縮することができる。したがって、光路を切り替えるとともに分岐部材の挿脱による光軸ずれを補正しつつ、装置の小型化を図ることができる。
【００１０】
上記発明においては、前記挿脱機構が、前記分岐部材による分岐前の分岐前光路と分岐後の分岐後光路とを含む平面に対して交差する方向に前記分岐部材および前記光屈折部材の一方を挿脱し、前記平面に沿う方向に前記分岐部材および前記光屈折部材の他方を挿脱することとしてもよい。
【００１１】
このように構成することで、分岐前光路と分岐後光路とを含む平面に対して交差する方向に分岐部材と光屈折部材とを切り替えるために必要なストロークが、分岐部材または光屈折部材のどちらか２つ分で済む。したがって、分岐前光路と分岐後光路とを含む平面に対して交差する方向に他の機構を設置する際に障害になるのを抑制することができる。
【００１２】
上記発明においては、前記挿脱機構が、前記分岐部材および前記光屈折部材の一方を前記平面に対して交差する方向に並進移動させる第１機構と、前記分岐部材および前記光屈折部材の他方を前記平面に対して交差する方向に延びる軸回りに搖動運動させる第２機構とを備えることとしてもよい。
【００１３】
このように構成することで、分岐部材および光屈折部材の一方が、第１機構により分岐前光路と分岐後光路とを含む平面に対して交差する方向に移動させられて光路に挿脱されるのに対し、分岐部材および光屈折部材の他方は、第２機構により分岐前光路と分岐後光路とを含む平面に対して交差する方向に延びる軸回りに搖動させられて光路に挿脱される。
【００１４】
ここで、光路に対して分岐部材または光屈折部材を挿脱する場合に、進退動作させるよりも搖動動作させる方が挿脱のために必要なストロークが短くて済む。したがって、第２機構による分岐部材または光屈折部材の挿脱のために必要なストロークを短縮し、より小型化を図ることができる。
【００１５】
上記発明においては、前記第１機構と前記第２機構との間で動力を伝達し、前記分岐部材の挿入動作と前記光屈折部材の脱離動作、および、前記分岐部材の脱離動作と前記光屈折部材の挿入動作を連動させる伝達部を備えることとしてもよい。
【００１６】
このように構成することで、伝達部により、第１機構によって分岐部材または光屈折部材の一方が光路に挿入されると、第２機構によって分岐部材または光屈折部材の他方が光路から脱離し、第１機構によって分岐部材または光屈折部材の一方が光路から脱離すると、第２機構によって分岐部材または光屈折部材の他方が光路に挿入される。したがって、分岐部材と光屈折部材との切り替えをスムーズに行うことができる。
【００１７】
上記発明においては、前記分岐部材の脱離動作を検出する検出部と、該検出部により前記分岐部材の脱離動作が検出されると、前記第１機構または前記第２機構を駆動して前記光屈折部材を光路に挿入させる駆動部とを備えることとしてもよい。
【００１８】
このように構成することで、分岐部材から光屈折部材への切り替えを自動でスムーズに行うことができる。
【００１９】
上記発明においては、前記光屈折部材が所定の波長成分を除去可能なフィルタであり、前記第２機構が前記光屈折部材を前記軸回りに搖動運動させ、前記光路の分岐位置に前記分岐部材が挿入されている状態で前記光屈折部材を前記分岐後光路に挿入させることとしてもよい。
【００２０】
このように構成することで、光屈折部材により、分岐部材によって光路が分岐された光に含まれる所定の波長成分を除去することができる。したがって、光屈折部材がフィルタとしての機能も兼ねることにより、別途フィルタを別途設ける必要がなく部品点数の削減を図ることができる。
【００２１】
上記発明においては、前記挿脱機構が、前記分岐部材および前記光屈折部材の一方を前記平面に対して交差する方向に併進移動させる第１機構と、前記分岐部材および前記光屈折部材の他方を前記平面に沿う方向に併進移動させる第２機構とを備えることとしてもよい。
【００２２】
顕微鏡の構成上、分岐前光路と分岐後光路とを含む平面に対して交差する方向は空間的制約を受け易いが、第２機構により分岐部材および光屈折部材の他方を分岐前光路と分岐後光路とを含む平面に沿う方向に移動して光路に挿脱することで、分岐部材と光屈折部材との切り替えが受ける空間的制約の影響を抑制することができる。
【００２３】
上記発明においては、前記分岐部材の脱離動作を検出する検出部と、該検出部により前記分岐部材の脱離動作が検出されると、前記第１機構または前記第２機構を駆動して前記光屈折部材を光路に挿入させる駆動部とを備えることとしてもよい。
このように構成することで、分岐部材から光屈折部材への切り替えを自動で行うことができる。
【００２４】
本発明は、光源からの光を標本上で走査させる走査部と、該走査部により前記光が走査されることにより前記標本から戻る光を検出する２つの光検出器と、該２つの光検出器に入射させる光を２つの光路に分岐する上記いずれかの光路切替装置とを備える走査型レーザ顕微鏡。
【００２５】
本発明によれば、他の機構を設置する場合の障害になるのを抑制して光路切替装置を配置し、光路切替装置により、分岐部材の切り替えによる光軸ずれを補正するとともに、標本からの光を分岐して２つの光検出器によってそれぞれ別個に検出することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、光路を切り替えるとともにダイクロイックミラーの挿脱による光軸ずれを補正しつつ、装置の小型化を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡を示す縦断面図である。
【図２】図１の光路切替装置により蛍光の分岐位置にダイクロイックミラーを配置した様子を示す斜視図である。
【図３】図２の光路切替装置により蛍光の分岐位置にダイクロイックミラーに代えて素ガラスを配置した様子を示す斜視図である。
【図４】（ａ）は従来の光路切替装置により１つのダイクロイックミラーと素ガラスとを切り替える場合の切り替えストロークの一例を示す図であり、（ｂ）は本実施形態の光路切替装置により１つのダイクロイックミラーと素ガラスとを切り替える場合の切り替えストロークの一例を示す図である。
【図５】（ａ）は従来の光路切替装置により２つのダイクロイックミラーと素ガラスとを切り替える場合の切り替えストロークの一例を示す図であり、（ｂ）は本実施形態の変形例に係る光路切替装置により２つのダイクロイックミラーと素ガラスとを切り替える場合の切り替えストロークの一例を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る光路切替装置により蛍光の分岐位置にダイクロイックミラーを配置した様子を示す斜視図である。
【図７】図６の光路切替装置により蛍光の分岐位置にダイクロイックミラーに代えて素ガラスを配置した様子を示す斜視図である。
【図８】本発明の第２実施形態の一変形例に係る光路切替装置により蛍光の分岐位置にダイクロイックミラーを配置した様子を示す斜視図である。
【図９】図８の光路切替装置により蛍光の分岐位置にダイクロイックミラーに代えて素ガラスを配置した様子を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る光路切替装置により蛍光の分岐位置にダイクロイックミラーを配置した様子を示す斜視図である。
【図１１】図１０の光路切替装置により蛍光の分岐位置にダイクロイックミラーに代えて素ガラスを配置した様子を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係る光路切替装置および走査型レーザ顕微鏡について図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡１００は、図１に示すように、標本Ｓを載置するステージ１と、励起光を発生するレーザ光源装置３と、励起光を標本Ｓに照射する一方、標本Ｓにおいて発生する蛍光（戻り光）を集光する対物レンズ５と、レーザ光源装置３から発せられた励起光を対物レンズ５に入射させる一方、対物レンズ５により集光された蛍光を検出する顕微鏡本体７とを備えている。
【００２９】
レーザ光源装置３は、励起光として可視レーザ光を発するアルゴンレーザのような可視レーザ光源１１と、励起光として赤外光からなるＩＲパルスレーザを発振するＩＲパルスレーザ光源１３とを備えている。以下、可視レーザ光およびＩＲパルスレーザを総称して励起光という。
【００３０】
顕微鏡本体７は、ＩＲパルスレーザ光源１３から発せられたＩＲパルスレーザを反射する合成用全反射ミラー１５と、可視レーザ光源１１から発せられた可視レーザ光の光路と合成用全反射ミラー１５により反射されたＩＲパルスレーザの光路とを合成する合成用ダイクロイックミラー１７と、合成用ダイクロイックミラー１７により光路が合成されたこれら励起光を偏向するスキャナ（走査部）１９と、スキャナ１９により偏向された励起光をリレーするレンズ群２１と、レンズ群２１によりリレーされた励起光を対物レンズ５に向けて反射する反射ミラー２３とを備えている。
【００３１】
合成用ダイクロイックミラー１７は、可視レーザ光源１１からの可視レーザ光を透過させる一方、合成用全反射ミラー１５からのＩＲパルスレーザを反射して、これらの光路を合成するようになっている。
【００３２】
スキャナ１９は、いわゆる近接ガルバノスキャナであり、互いに対向して配された２枚のガルバノミラー（図示略）を相互に直交する軸線（ＸＹ）回りに揺動させて、ラスタスキャン動作により励起光を偏向するようになっている。これにより、スキャナ１９は、標本Ｓ上で励起光を２次元的に走査することができるようになっている。
【００３３】
また、顕微鏡本体７には、対物レンズ５により集光されて励起光の光路を戻る蛍光の光路を切り替え可能な光路切替装置２５と、光路切替装置２５により切り替えられた一方の光路の蛍光を集光する集光レンズ２７と、集光レンズ２７により集光された蛍光を検出する第１光検出器（光検出器）２９と、光路切替装置２５を通過して反射ミラー２３、レンズ群２１およびスキャナ１９を介して励起光の光路を戻る蛍光を励起光の光路から分岐するダイクロイックミラー３１と、ダイクロイックミラー３１により分岐された蛍光を集光する集光レンズ３３と、開口を有する遮光板３５と、遮光板３５の開口を通過した蛍光のみを検出する第２光検出器（光検出器）３７とが備えられている。
【００３４】
光路切替装置２５は、ＩＲパルスレーザにより励起された標本Ｓからの蛍光を励起光の光路から分岐するダイクロイックミラー（分岐部材）３９を備えている。
ダイクロイックミラー３９は、反射ミラー２３からのＩＲパルスレーザを対物レンズ５に向けて透過させる一方、ＩＲパルスレーザが照射されることにより標本Ｓにおいて発生する蛍光を第１光検出器２９に向けて反射するようになっている。以下、ダイクロイックミラー３９による分岐前の蛍光の光路を分岐前光路といい、分岐後の蛍光の光路を分岐後光路という。
【００３５】
また、光路切替装置２５は、図２および図３に示すように、ダイクロイックミラー３９と同じ板厚および密度を有する素ガラス（光屈折部材）４１と、ダイクロイックミラー３９と素ガラス４１とを蛍光の光路の同一位置、すなわち、蛍光の分岐位置に互いに交差する方向から択一的に挿脱させる挿脱機構４３とを備えている。
【００３６】
素ガラス４１は、ダイクロイックミラー３９と同じ入射角度で蛍光を入射させることにより、ダイクロイックミラー３９における蛍光の屈折量とほぼ同等の屈折量で蛍光を屈折させて透過させるようになっている。
【００３７】
挿脱機構４３は、蛍光の分岐前光路と分岐後光路とを含む平面に対して直交する方向にダイクロイックミラー３９を挿脱するガイド機構（第１機構）４５と、ガイド機構４５を駆動する動力を発生するパルスモータ４７と、パルスモータ４７の動力をガイド機構４５に伝達するタイミングベルト４９と、タイミングベルト４９が架け渡される２つのプーリ５１（１つは図示略）と、蛍光の分岐前光路と分岐後光路とを含む平面に沿って素ガラス４１を挿脱する搖動機構（第２機構）５３と、これらガイド機構４５と搖動機構５３との間で動力を伝達する伝達部５５とを備えている。
【００３８】
ガイド機構４５は、蛍光の分岐前光路の光軸および分岐後光路の光軸に対してダイクロイックミラー３９を４５°傾けて保持し、これら分岐前光路と分岐後光路とを含む平面に対して直交する方向に移動可能に設けられている。このガイド機構４５は、その移動方向にダイクロイックミラー３９を案内し、励起光の光路における蛍光の分岐位置と分岐位置からダイクロイックミラー３９の幅１つ分離間した離間位置との間でダイクロイックミラー３９を移動させることができるようになっている。
【００３９】
図示しない一方のプーリと他方のプーリ５１は、ダイクロイックミラー３９の移動方向の両端にそれぞれ配されている。これら一方のプーリと他方のプーリ５１は、分岐前光路と分岐後光路とを含む平面に直交する方向にダイクロイックミラー３９の幅２つ分よりも若干広い距離間隔を空けて配されている。図示しない一方のプーリはパルスモータ４７によって回転駆動され、他方のプーリ５１は回転可能に支持されている。
【００４０】
搖動機構５３は、励起光の光路における蛍光の分岐位置の近傍に第１光検出器２９側とは反対側に配置されている。また、搖動機構５３は、ダイクロイックミラー３９の移動方向に対して平行な搖動軸回りに素ガラス４１を搖動運動させ、励起光の光路における蛍光の分岐位置と分岐位置から第１光検出器２９側とは反対側に離間した離間位置との間で素ガラス４１の搖動角度を変化させることができるようになっている。この搖動機構５３は、蛍光の分岐位置において、蛍光の分岐前光路の光軸および分岐後光路の光軸に対して素ガラス４１を４５°傾けて支持するようになっている。
【００４１】
すなわち、搖動機構５３は、蛍光の分岐位置に対してダイクロイックミラー３９の挿脱方向に直交する方向に素ガラス４１を挿脱するとともに、その分岐位置にダイクロイックミラー３９と同角度で素ガラス４１を配置することができるようになっている。
【００４２】
伝達部５５は、パルスモータ４７の回転を搖動機構５３に伝える連動用タイミングベルト５７および連動用ギア５９を備えている。
連動用タイミングベルト５７は、パルスモータ４７と連動用ギア５９とに架け渡されている。
【００４３】
連動用ギア５９は、シャフト５９ａと、シャフト５９ａの一端に設けられたプーリ５９ｂと、シャフト５９ａの他端に設けられたかさ歯車５９ｃとを有している。この連動用ギア５９は、ダイクロイックミラー３９の挿脱方向および搖動機構５３の搖動軸に対してシャフト５９ａを直交させて配されており、プーリ５９ｂに連動用タイミングベルト５７が架け渡され、かさ歯車５７ｃが搖動機構５３の搖動軸に接続されている。
【００４４】
これら連動用タイミングベルト５７および連動用ギア５９は、パルスモータ４７が作動すると、ガイド機構４５によるダイクロイックミラー３９の挿入動作と搖動機構５３による素ガラス４１の脱離動作とを連動させるとともに、ガイド機構４５によるダイクロイックミラー３９の脱離動作と搖動機構５３による素ガラス４１の挿入動作とを連動させるようになっている。
【００４５】
すなわち、伝達部５５は、蛍光の分岐位置にダイクロイックミラー３９が挿入されると、その挿入動作に連動して蛍光の分岐位置から素ガラス４１を脱離させ、蛍光の分岐位置からダイクロイックミラー３９が脱離すると、その脱離動作に連動して蛍光の分岐位置に素ガラス４１を挿入させるようになっている。
【００４６】
ダイクロイックミラー３１は、合成用ダイクロイックミラー１７からの励起光をスキャナ１９に向けて透過させる一方、可視レーザ光が照射されることにより標本Ｓにおいて発生する蛍光を集光レンズ３３に向けて反射するようになっている。
遮光板３５は、標本Ｓにおける可視レーザ光の焦点位置において発生した蛍光のみを通過させるようになっている。
【００４７】
第１光検出器２９および第２光検出器３７としては、例えば、光電子増倍管が用いられる。これら第１光検出器２９および第２光検出器３７は、検出した蛍光の輝度を光強度信号に光電変換して出力するようになっている。
【００４８】
このように構成された光路切替装置２５および走査型レーザ顕微鏡１００の作用について説明する。
本実施形態に係る光路切替装置２５および走査型レーザ顕微鏡１００を用いて多光子励起により標本Ｓを観察する場合は、図１および図２に示すように、光路切替装置２５により蛍光の光路にダイクロイックミラー３９を挿入し、ＩＲパルスレーザ光源１３からＩＲパルスレーザを発生させる。
【００４９】
ＩＲパルスレーザ光源１３から発せられたＩＲパルスレーザは、合成用全反射ミラー１５および合成用ダイクロイックミラー１７により反射されてダイクロイックミラー３１を透過した後、スキャナ１９により偏向されてレンズ群２１によりリレーされる。レンズ群２１によりリレーされたＩＲパルスレーザは、反射ミラー２３により反射されて光路切替装置２５のダイクロイックミラー３９を透過した後、対物レンズ５により標本Ｓに照射される。これにより、スキャナ１９のガルバノミラーの揺動角度に応じて標本Ｓ上でＩＲパルスレーザが２次元的に走査される。
【００５０】
ＩＲパルスレーザが照射されることにより標本Ｓにおいて発生した蛍光は、対物レンズ５により集光されて励起光の光路を戻る。そして、蛍光は、光路切替装置２５のダイクロイックミラー３９により反射されて集光レンズ２７により集光され、第１光検出器２９により検出される。これにより、第１光検出器２９から出力される光強度信号に基づいて標本Ｓを多光子励起観察することができる。
【００５１】
次に、本実施形態に係る光路切替装置２５および走査型レーザ顕微鏡１００を用いて標本Ｓを共焦点観察する場合は、図３に示すように、まず、光路切替装置２５により、蛍光の光路からダイクロイックミラー３９を脱離させて、代わりに素ガラス４１を挿入する。
【００５２】
光路切替装置２５においては、挿脱機構４３のパルスモータ４７の作動により、蛍光の分岐前光路と分岐後光路とを含む平面に対して直交する方向にガイド機構４５が移動し、ダイクロイックミラー３９が光路から脱離する。
【００５３】
また、パルスモータ４７の回転が連動用タイミングベルト５７および連動用ギア５９を介して搖動機構５３に伝達され、搖動機構５３によりダイクロイックミラー３９の脱離動作に連動して素ガラス４１が搖動する。そして、ダイクロイックミラー３９の挿脱方向に対して直交する方向から蛍光の分岐位置に素ガラス４１が挿入される。
【００５４】
蛍光の分岐位置に素ガラス４１が挿入されたら、可視レーザ光源１１から可視レーザ光を発生させ、合成用ダイクロイックミラー１７を透過させてＩＲパルスレーザの光路に合成させる。可視レーザ光は、ＩＲパルスレーザと同様にしてダイクロイックミラー３１、スキャナ１９、レンズ群２１、反射ミラー２３を介して光路切替機構２５の素ガラス４１を透過し、対物レンズ５により標本Ｓに照射される。これにより、スキャナ１９のガルバノミラーの揺動角度に応じて標本Ｓ上で可視レーザ光が２次元的に走査される。
【００５５】
可視レーザ光が照射されることにより標本Ｓにおいて発生した蛍光は、対物レンズ５により集光されて励起光の光路を戻り、光路切替機構２５の素ガラス４１を透過する。
この場合において、蛍光の分岐位置にダイクロイックミラー３９に代えて素ガラス４１を配置しているので、素ガラス４１によりダイクロイックミラー３９とほぼ同等の屈折量で蛍光を屈折させて、ダイクロイックミラー３９における蛍光の屈折の影響により生じる蛍光の光軸ずれを補正することができる。
【００５６】
素ガラス４１を透過した蛍光は、反射ミラー２３、レンズ群２１およびスキャナ１９を介して励起光の光路を戻り、ダイクロイックミラー３１により励起光の光路から分岐されて集光レンズ３３により集光される。集光レンズ３３により集光された蛍光の内、標本Ｓにおける可視レーザ光の焦点位置において発生した蛍光のみが遮光板３５の開口を通過し、第２光検出器３７により検出される。これにより、第２光検出器３７から出力される光強度信号に基づいて標本Ｓを共焦点観察することができる。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態に係る光路切替装置２５および走査型レーザ顕微鏡１００によれば、挿脱機構４３が、光路に対してダイクロイックミラー３９と素ガラス４１とを互いに異なる方向から挿脱してこれらを切り替える。これにより、ダイクロイックミラーおよび素ガラスを同一平面に沿って一体的に移動させてこれらを切り替える従来の光路切替装置と比較して、ダイクロイックミラー３９と素ガラス４１とを切り替えるために必要な直線的なストロークを短縮することができる。
【００５８】
例えば、本実施形態に係る光路切替装置２５の比較例として、図４（ａ）に示すように、ダイクロイックミラー３９´および素ガラス４１´を同一平面に沿って一体的に移動させる従来の光路切替装置では、ダイクロイックミラー３９´が１つの場合でも切り替えに必要なストロークがダイクロイックミラー３９´の幅３つ分となる。
【００５９】
これに対し、本実施形態に係る光路切替装置２５によれば、図４（ｂ）に示すように、ガイド機構４５による切り替えに必要なストロークがダイクロイックミラー３９と素ガラス４１の幅２つ分で済む。したがって、蛍光の光路を切り替えるとともにダイクロイックミラー３９の挿脱による光軸ずれを補正しつつ、光路切替装置２５の小型化を図ることができる。
【００６０】
また、分岐前光路と分岐後光路とを含む平面に沿う方向に素ガラス４１を挿脱することで、分岐前光路と分岐後光路とを含む平面に対して交差する方向に必要な切り替えストロークが、ガイド機構４５により移動させるダイクロイックミラー３９の幅２つ分で済む。したがって、分岐前光路と分岐後光路とを含む平面に対して交差する方向に他の機構を設置する際に障害になるのを抑制することができる。
さらに、連動用タイミングベルト５７および連動用ギア５９により、ガイド機構４５と搖動機構５３との動作を連動させることで、ダイクロイックミラー３９と素ガラス４１との切り替えをスムーズに行うことができる。
【００６１】
本実施形態においては、光路切替装置２５が、分岐部材としてダイクロイックミラー３９を１つ備える場合を例示して説明したが、分岐部材としてダイクロイックミラーを２つ以上備えることとしてもよい。この場合、分岐前光路と分岐後光路とを含む平面に対して交差する方向に沿って２以上のダイクロイックミラーを互いに隣接して配置し、ガイド機構４５によりこれらのダイクロイックミラーをその配列方向に沿って併進移動させて光路に挿脱することとすればよい。
【００６２】
例えば、本変形例の比較例として、従来の光路切替装置は、図５（ａ）に示すように、２つのダイクロイックミラー３９Ａ´、３９Ｂ´を備えることとした場合に、素ガラス４１´との切り替えに必要なストロークがダイクロイックミラー３９Ａ´、３９Ｂ´の幅５つ分となる。これに対し、本変形例に係る光路切替装置２５によれば、図５（ｂ）に示すように、ガイド機構４５による切り替えに必要なストロークがダイクロイックミラー３９Ａ，３９Ｂと素ガラス４１の幅４つ分で済む。
【００６３】
したがって、２以上のダイクロイックミラーを用いる場合でも、同数のダイクロイックミラーを用いる従来の光路切替装置と比較して、ダイクロイックミラー３９と素ガラス４１とを切り替えるために必要な直線的なストロークを短縮し、ダイクロイックミラー３９の挿脱による光軸ずれを補正しつつ、光路切替装置２５の小型化を図ることができる。
【００６４】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る光路切替装置および走査型レーザ顕微鏡について説明する。
本実施形態に係る光路切替装置１２５は、図６および図７に示すように、挿脱機構４３が、伝達部５５に代えて、ダイクロイックミラー３９の脱離動作を検出する位置センサ（検出部）６１と、素ガラス４１を搖動動作させる動力を発生するパルスモータ６３（駆動部）とを備える点で第１実施形態と異なる。
以下、第１実施形態に係る光路切替装置２５および走査型レーザ顕微鏡１００と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
【００６５】
位置センサ６１は、例えば、ダイクロイックミラー３９を脱離位置に移動させたときのガイド機構３５を感知し、ダイクロイックミラー３９が脱離位置で停止したことを検出することができるようになっている。また、位置センサ６１は、ダイクロイックミラー３９が脱離位置で停止したことを検出すると、パルスモータ６３を作動させて搖動機構５３を駆動させるようになっている。
【００６６】
搖動機構５３は、図６に示すように、蛍光の分岐位置にダイクロイックミラー３９を挿入させている状態では、蛍光の分岐位置から離間した位置に素ガラス４１を退避させておき、位置センサ６１からの指示によりパルスモータ６３が作動すると、図７に示すように、分岐前光路の光軸および分岐後光路の光軸に対して素ガラス４１を４５°傾けて蛍光の分岐位置に挿入するようになっている。
【００６７】
このように構成された光路切替装置１２５によれば、ガイド機構４５により蛍光の光路からダイクロイックミラー３９が脱離して脱離位置に移動すると、位置センサ６１によりパルスモータ６３が作動し、搖動機構５３によりダイクロイックミラー３９の移動方向に対して直交する方向から蛍光の分岐位置に素ガラス４１が挿入される。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態に係る光路切替装置１２５および走査型レーザ顕微鏡１００によれば、位置センサ６１およびパルスモータ６３により、ダイクロイックミラー３９の脱離動作と素ガラス４１の挿入動作とを連動させることで、ダイクロイックミラー３９から素ガラス４１への切り替えを自動でスムーズに行うことができる。したがって、装置の構成要素の配置的な問題で１つのパルスモータ４７による連動機構を構成できない場合において、パルスモータ４７およびパルスモータ６３による別々の駆動源を用いて装置構成の自由度を高めることができる。
【００６９】
本実施形態においては、位置センサ６１が、脱離位置でのダイクロイックミラー３９の停止を検出してパルスモータ６３を作動させて搖動機構５３を駆動することとしたが、これに加えて、例えば、位置センサ６１が、ダイクロイックミラー３９が脱離位置から離れ始めたときのガイド機構３５を感知し、ダイクロイックミラー３９が蛍光の分岐位置に向かって移動し始めたことを検出することとしてもよい。そして、位置センサ６１が、ダイクロイックミラー３９の移動を検出すると、パルスモータ６３を作動させて搖動機構５３を駆動させ、蛍光の分岐位置から素ガラス４１を脱離させ始めることとしてもよい。
【００７０】
このようにすることで、位置センサ６１およびパルスモータ６３により、ダイクロイックミラー３９の挿入動作と素ガラス４１の脱離動作をも連動させ、素ガラス４１からダイクロイックミラー３９への切り替えも自動でスムーズに行うことができる。
【００７１】
本実施形態は以下のように変形することができる。
すなわち、上記実施形態においては、光屈折部材として素ガラス４１を例示して説明したが、これに代えて、例えば、図８および図９に示すように、光屈折部材として、ダイクロイックミラー３９における光の屈折量とほぼ同等の屈折量で光を屈折させるとともに、所定の波長成分、例えば、赤外光を除去可能なフィルタ６５を採用することとしてもよい。
【００７２】
この場合、搖動機構５３が、蛍光の分岐位置とこの分岐位置と第１光検出器２９との間の分岐後光路上との間で搖動軸回りにフィルタ６５を搖動させ、図８に示すように、蛍光の分岐位置にダイクロイックミラー３９を挿入している状態では分岐後光路上にフィルタ６５を配置することとすればよい。
【００７３】
そして、ガイド機構４５により蛍光の分岐位置からダイクロイックミラー３９が脱離して脱離位置に移動すると、位置センサ６１により検出してパルスモータ６３を作動させ、図９に示すように、搖動機構５３により素ガラス４１を搖動させて蛍光の分岐位置に素ガラス４１を挿入させることとすればよい。
【００７４】
本変形例によれば、光軸補正の役割としてフィルタ６５を使用しないときに、ダイクロイックミラー３９と第１光検出器２９との間にフィルタ６５を配置することで、ＩＲパルスレーザ光源１３から照射されるＩＲレーザ光が標本Ｓ面や図示しないスライドガラス、あるいはダイクロイックミラー３９等で反射され第１光検出器２９にノイズとして入射されないよう遮光することができる。したがって、光屈折部材がフィルタとしての機能も兼ねることにより、フィルタを別途設ける必要がなく部品点数の削減を図ることができる。
【００７５】
本変形例においても、ダイクロイックミラー３９が脱離位置から蛍光の分岐位置に向かって移動し始めると、位置センサ６１により検出してパルスモータ６３を作動させ、搖動機構５３により蛍光の分岐位置から素ガラス４１を脱離させ始めることとしてもよい。
【００７６】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態に係る光路切替装置および走査型レーザ顕微鏡について説明する。
本実施形態に係る光路切替装置２２５は、図１０および図１１に示すように、挿脱機構４３が、搖動機構５３に代えて、分岐前光路と分岐後光路とを含む平面に沿う方向に素ガラス４１を併進移動させる第２ガイド機構（第２機構）７１を備える点で第１実施形態および第２実施形態と異なる。
以下、第１実施形態および第２実施形態に係る光路切替装置２５，１２５および走査型レーザ顕微鏡１００と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
【００７７】
第２ガイド機構７１は、励起光の光路における蛍光の分岐位置に対して第１光検出器２９側とは反対側に配置されており、蛍光の分岐前光路の光軸および分岐後光路の光軸に対して素ガラス４１を４５°傾けて保持している。また、第２ガイド機構７１は、パルスモータ６３の作動により、ダイクロイックミラー３９の移動方向に対して直交する方向、すなわち、分岐後光路に沿う方向に素ガラス４１を案内し、励起光の光路における蛍光の分岐位置と分岐位置から第１光検出器２９側とは反対側に離間した離間位置との間で素ガラス４１を移動させることができるようになっている。
【００７８】
さらに、搖動機構５３は、図１０に示すように、蛍光の分岐位置にダイクロイックミラー３９が挿入されている状態では素ガラス４１を離間位置に退避させておき、蛍光の分岐位置からダイクロイックミラー３９が脱離して脱離位置に移動したことを位置センサ６１が検出してパルスモータ６３が作動すると、図１１に示すように、蛍光の分岐位置に素ガラス４１を挿入するようになっている。
【００７９】
このように構成された光路切替装置２２５によれば、ガイド機構４５によりダイクロイックミラー３９が光路から脱離して脱離位置に移動すると、位置センサ６１によりパルスモータ６３が作動し、第２ガイド機構７１によりダイクロイックミラー３９の移動方向に対して直交する方向から蛍光の分岐位置に素ガラス４１が挿入される。
【００８０】
顕微鏡の構成上、分岐前光路と分岐後光路とを含む平面に対して交差する方向は空間的制約を受け易いが、本実施形態に係る光路切替装置２２５によれば、第２ガイド機構７１により素ガラス４１を分岐前光路と分岐後光路とを含む平面に沿う方向に併進移動して光路に挿脱することで、ダイクロイックミラー３９と素ガラス４１との切り替えが受ける空間的制約の影響を抑制することができる。
【００８１】
本実施形態においても、ダイクロイックミラー３９が脱離位置から蛍光の分岐位置に向かって移動し始めると、位置センサ６１により検出してパルスモータ６３を作動させ、第２ガイド機構７１により蛍光の分岐位置から素ガラス４１を脱離させ始めることとしてもよい。
【００８２】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本発明を上記各実施形態および変形例に適用したものに限定されることなく、これらの実施形態および変形例を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定されるものではない。
【００８３】
また、例えば、上記各実施形態においては、ガイド機構４５によりダイクロイックミラー３９を挿脱し、搖動機構５３または第２ガイド機構７１により素ガラス４１またはフィルタ６５を挿脱することとしたが、これに代えて、ガイド機構４５により素ガラス４１またはフィルタ６５を挿脱し、搖動機構５３または第２ガイド機構７１によりダイクロイックミラー３９を挿脱することとしてもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１９    スキャナ（走査部）
２１    ガイド機構（第１機構）
２５，１２５，２２５    光路切替装置
２９    第１光検出器（光検出器）
３７    第２光検出器（光検出器）
３９    ダイクロイックミラー（分岐部材）
４１    素ガラス（光屈折部材）
４３    挿脱機構
５３    搖動機構（第２機構）
５５    伝達部
６１    位置センサ（検出部）
６３    パルスモータ（駆動部）
６５    フィルタ（光屈折部材）
１００    走査型レーザ顕微鏡
Ｓ    標本
【図１】
2015118246.tif 000003
【図２】
2015118246.tif 000004
【図３】
2015118246.tif 000005
【図４】
2015118246.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2015118246.tif 000009
【図８】
2015118246.tif 000010
【図９】
2015118246.tif 000011
【図１０】
2015118246.tif 000012
【図１１】
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