(57)【要約】【課題】ピンホール板での光量損失を抑えながら複数の異なる波長の光を同時に検出して、それぞれの波長の光で高い分解能の標本画像を得ることができる技術を提供する。【解決手段】レーザ走査型共焦点顕微鏡１００は、共焦点レンズ５の光軸上に配置され、入射光の波長に依存する開口径を有する共焦点ピンホール１０ａが形成されたピンホール板１０を備え、共焦点ピンホール１０ａの開口径は、前記入射光の波長が長いほど大きい。【選択図】図１
2015018104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共焦点レンズの光軸上に配置され、入射光の波長に依存する開口径を有する共焦点ピンホールが形成されたピンホール板を備え、
前記共焦点ピンホールの開口径は、前記入射光の波長が長いほど大きい
ことを特徴とするレーザ走査型共焦点顕微鏡。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ走査型共焦点顕微鏡において、
前記共焦点ピンホールの開口径は、前記入射光の波長に応じて段階的に変化する
ことを特徴とするレーザ走査型共焦点顕微鏡。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のレーザ走査型共焦点顕微鏡において、
前記ピンホール板は、前記光軸と直交する方向に、前記光軸側から順に、
光を透過させる透過部と、
前記透過部を囲むように配置された、波長に依存する透過率特性を有する波長選択部と、
前記波長選択部を囲むように配置された、光を遮蔽する遮蔽部と、を備え、
前記共焦点ピンホールは、前記透過部と前記波長選択部からなる
ことを特徴とするレーザ走査型共焦点顕微鏡。
【請求項４】
請求項３に記載のレーザ走査型共焦点顕微鏡において、
前記透過部は、前記ピンホール板に形成された物理的な開口であり、
前記ピンホール板は、前記物理的な開口の径を可変する物理開口径可変機構を備える
ことを特徴とするレーザ走査型共焦点顕微鏡。
【請求項５】
請求項４に記載のレーザ走査型共焦点顕微鏡において、
前記物理開口径可変機構は、各々が前記波長選択部と前記遮蔽部を含み、互いの相対的な距離を変更可能に構成された複数の絞り羽根である
ことを特徴とするレーザ走査型共焦点顕微鏡。
【請求項６】
請求項３に記載のレーザ走査型共焦点顕微鏡において、
前記ピンホール板は、前記光軸方向に並べられた、異なる透過率特性を有する複数の干渉膜を備える
ことを特徴とするレーザ走査型共焦点顕微鏡。
【請求項７】
請求項６に記載のレーザ走査型共焦点顕微鏡において、
前記複数の干渉膜は、前記光軸を中心にそれぞれ異なる径の開口を有する
ことを特徴とするレーザ走査型共焦点顕微鏡。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載のレーザ走査型共焦点顕微鏡において、
前記透過部は、前記ピンホール板に形成された物理的な開口であり、
前記ピンホール板は、前記物理的な開口の径を可変する複数の物理開口径可変機構を備える
ことを特徴とするレーザ走査型共焦点顕微鏡。
【請求項９】
請求項８に記載のレーザ走査型共焦点顕微鏡において、
前記複数の物理開口径可変機構の各々は、異なる透過率特性を有する干渉膜を備え、互いの相対的な距離を変更可能に構成された複数の絞り羽根である
ことを特徴とするレーザ走査型共焦点顕微鏡。
【請求項１０】
入射光の波長に依存する開口径を有するピンホールが形成されたピンホール板であって、
前記ピンホールの開口径は、前記入射光の波長が長いほど大きい
ことを特徴とするピンホール板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共焦点ピンホールが形成されたピンホール板を備えたレーザ走査型共焦点顕微鏡、及び、ピンホール板に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ走査型共焦点顕微鏡は、レーザ光で標本を走査することにより標本の画像を取得する顕微鏡であり、例えば、生体標本の蛍光観察や半導体基板の検査などの様々な用途で、広く用いられている。
【０００３】
レーザ走査型共焦点顕微鏡には、共焦点ピンホールの開口径（以降、単にピンホール径と記す）、ＰＭＴ（Photomultiplier Tube）の電圧、光源の出力強度や波長、スキャンスピードなど種々の設定項目が存在し、これらの設定によって画質が変化することが知られている。例えば、レーザ走査型共焦点顕微鏡の蛍光検出効率と分解能は、ピンホール板に集光する蛍光の光学的回折径（＝１．２１＊λ／ＮＡ）に対するピンホール径の比に依存することが知られている。ここで、λは蛍光波長、ＮＡは結像系の出射側の開口数である。
【０００４】
ところで、近年の蛍光観察では、複数の蛍光発光体から生じる複数の異なる波長を有する蛍光を同時に検出して標本を観察することが求められている。しかしながら、上述したように蛍光波長によって回折径が異なることから、単一のピンホール板を備える従来のレーザ走査型共焦点顕微鏡では、ピンホール径を観察に使用されるすべての波長の回折径に対して最適に設定することはできない。このため、すべての蛍光波長に対して検出効率と分解能を最適化することは困難である。
このような技術的な課題に関連する技術が、例えば、特許文献１及び特許文献２に開示されている。
【０００５】
特許文献１には、レーザ光の波長を選択的に切り替えるレーザ光選択手段と、共焦点ピンホールの径を蛍光の波長に応じた径に切り替え制御する共焦点制御系と、を備えた走査型レーザ顕微鏡が開示されている。特許文献１に開示される走査型レーザ顕微鏡は、異なる波長のレーザ光を順番に標本に照射し、蛍光波長毎に共焦点ピンホールの径を最適化して異なる波長の蛍光を順番に検出する。
【０００６】
特許文献２には、検出光をアパーチャープレートに合焦させるためのレンズと、そのレンズを波長に依存して照明するための手段と、を備えた検出装置が開示されている。特許文献２に開示される検出装置は、レンズとレンズを照明するための手段によって構成されるレンズ系の開口数が実質的に検出光の波長に比例するように、設計されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２７１６３６号公報
【特許文献２】特開２００６−１３３７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示される顕微鏡は、蛍光波長毎に蛍光を順番に検出するものであるので、複数の異なる波長の蛍光を同時に検出して標本を観察することはできない。また、特許文献２に開示される検出装置は、異なる波長に対して回折径を一定に維持するために開口数を波長に比例させるものであるが、このような装置は、極めて高度な設計を必要し、また、その製造も非常に難しい。
【０００９】
以上のような実情を踏まえ、本発明は、ピンホール板での光量損失を抑えながら複数の異なる波長の光を同時に検出して、それぞれの波長の光で高い分解能の標本画像を得ることができ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】
【００１０】
本発明の第１の態様は、共焦点レンズの光軸上に配置され、入射光の波長に依存する開口径を有する共焦点ピンホールが形成されたピンホール板を備え、前記共焦点ピンホールの開口径は、前記入射光の波長が長いほど大きいレーザ走査型共焦点顕微鏡を提供する。
【００１１】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載のレーザ走査型共焦点顕微鏡において、前記共焦点ピンホールの開口径は、前記入射光の波長に応じて段階的に変化するレーザ走査型共焦点顕微鏡を提供する。
【００１２】
本発明の第３の態様は、第１の態様または第２の態様に記載のレーザ走査型共焦点顕微鏡において、前記ピンホール板は、前記光軸と直交する方向に、前記光軸側から順に、光を透過させる透過部と、前記透過部を囲むように配置された、波長に依存する透過率特性を有する波長選択部と、前記波長選択部を囲むように配置された、光を遮蔽する遮蔽部と、を備え、前記共焦点ピンホールは、前記透過部と前記波長選択部からなるレーザ走査型共焦点顕微鏡を提供する。
【００１３】
本発明の第４の態様は、第３の態様に記載のレーザ走査型共焦点顕微鏡において、前記透過部は、前記ピンホール板に形成された物理的な開口であり、前記ピンホール板は、前記物理的な開口の径を可変する物理開口径可変機構を備えるレーザ走査型共焦点顕微鏡を提供する。
【００１４】
本発明の第５の態様は、第４の態様に記載のレーザ走査型共焦点顕微鏡において、前記物理開口径可変機構は、各々が前記波長選択部と前記遮蔽部を含み、互いの相対的な距離を変更可能に構成された複数の絞り羽根であるレーザ走査型共焦点顕微鏡を提供する。
【００１５】
本発明の第６の態様は、第３の態様に記載のレーザ走査型共焦点顕微鏡において、前記ピンホール板は、前記光軸方向に並べられた、異なる透過率特性を有する複数の干渉膜を備えるレーザ走査型共焦点顕微鏡を提供する。
【００１６】
本発明の第７の態様は、第６の態様に記載のレーザ走査型共焦点顕微鏡において、前記複数の干渉膜は、前記光軸を中心にそれぞれ異なる径の開口を有するレーザ走査型共焦点顕微鏡を提供する。
【００１７】
本発明の第８の態様は、第６の態様または第７の態様に記載のレーザ走査型共焦点顕微鏡において、前記透過部は、前記ピンホール板に形成された物理的な開口であり、前記ピンホール板は、前記物理的な開口の径を可変する複数の物理開口径可変機構を備えるレーザ走査型共焦点顕微鏡を提供する。
【００１８】
本発明の第９の態様は、第８の態様に記載のレーザ走査型共焦点顕微鏡において、前記複数の物理開口径可変機構の各々は、異なる透過率特性を有する干渉膜を備え、互いの相対的な距離を変更可能に構成された複数の絞り羽根であるレーザ走査型共焦点顕微鏡を提供する。
本発明の第１０の態様は、入射光の波長に依存する開口径を有するピンホールが形成されたピンホール板であって、前記ピンホールの開口径は、前記入射光の波長が長いほど大きいピンホール板を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ピンホール板での光量損失を抑えながら複数の異なる波長の光を同時に検出して、それぞれの波長の光で高い分解能の標本画像を得ることができる技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例１に係るレーザ走査型共焦点顕微鏡の構成を概略的に示した図である。
【図２】本発明の実施例１に係るレーザ走査型共焦点顕微鏡に含まれるピンホール板の構成を示した図である。
【図３】図２に示すピンホール板の各部が有する波長に対する透過率特性を示した図である。
【図４】本発明の実施例２に係るレーザ走査型共焦点顕微鏡に含まれるピンホール板の構成を示した図である。
【図５】本発明の実施例３に係るレーザ走査型共焦点顕微鏡に含まれるピンホール板の構成を示した図である。
【図６】本発明の実施例４に係るレーザ走査型共焦点顕微鏡に含まれるピンホール板の構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２１】
図１は、本実施例に係るレーザ走査型共焦点顕微鏡１００の構成を例示した図である。図１に例示されるレーザ走査型共焦点顕微鏡１００は、複数の蛍光発光体を励起することにより得られる複数の異なる波長の蛍光を同時に検出して、標本Ｓの蛍光画像を生成する蛍光顕微鏡である。
【００２２】
レーザ走査型共焦点顕微鏡１００は、照明光路上に、レーザ１及び光ファイバー１ａからなるファイバー光源と、レーザ光を反射させて蛍光を透過させるダイクロイックミラー２と、レーザ光で標本Ｓを対物レンズ４の光軸と直交する方向に走査するための走査手段であるガルバノミラー３と、対物レンズ４と、を備えている。
【００２３】
レーザ１から出射されたレーザ光は、光ファイバー１ａを介して入射したダイクロイックミラー２で反射し、ガルバノミラー３に入射する。ガルバノミラー３に入射したレーザ光は、ガルバノミラー３で偏向されて対物レンズ４に入射する。対物レンズ４に入射したレーザ光は、対物レンズ４によって標本Ｓ上に集光される。これにより、レーザ光は、ガルバノミラー３での偏向に応じた標本ＳのＸＹ位置に照射される。
【００２４】
レーザ走査型共焦点顕微鏡１００は、さらに、ダイクロイックミラー２によって照明光路から分岐した検出光路上に、共焦点レンズ５と、共焦点レンズ５の光軸上に配置されて、対物レンズ４の焦点位置と光学的に共役な位置に共焦点ピンホール１０ａが形成されたピンホール板１０と、ピンホール板１０を通過した光をコリメートするコリメートレンズ６と、光を分散させる（つまり、波長毎に分離する）分散素子であるプリズム７と、集光レンズ８と、マルチチャンネル検出器である光検出器９と、を備えている。
【００２５】
レーザ光の照射により標本Ｓから生じた複数の異なる波長の蛍光は、対物レンズ４及びガルバノミラー３を介して入射するダイクロイックミラー２を透過し、平行光束として共焦点レンズ５に入射する。共焦点レンズ５は、蛍光をピンホール板１０上に集光させる。上述したようにピンホール板１０には対物レンズ４の焦点位置と光学的に共役な位置に共焦点ピンホール１０ａが形成されている。このため、ピンホール板１０に入射した蛍光のうち標本Ｓ上の集光位置から生じた蛍光のみが共焦点ピンホール１０ａを通ってピンホール板１０を通過する。一方、集光位置以外から生じた蛍光はピンホール板１０で遮断される。
【００２６】
共焦点ピンホール１０ａを通過した蛍光は、コリメートレンズ６でコリメートされてプリズム７に入射する。プリズム７は、蛍光を波長毎に分離する。プリズム７で波長毎に分離された蛍光は、集光レンズ８により、光検出器９の受光面の異なる位置に集光する。これにより、複数の異なる波長の蛍光は、光検出器９の異なるチャンネルで検出される。
【００２７】
その後、レーザ走査型共焦点顕微鏡１００の図示しない画像処理装置が、光検出器９からの信号とガルバノミラー３の走査位置情報とに基づいて、標本Ｓのマルチカラーの蛍光画像を生成する。
【００２８】
図２は、本実施例に係るレーザ走査型共焦点顕微鏡１００に含まれるピンホール板１０の構成を示した図であり、ピンホール板１０の平面図と側面図が示されている。図３は、図２に示すピンホール板１０の各部が有する波長に対する透過率特性を示した図である。以下、図２及び図３を参照しながら、レーザ走査型共焦点顕微鏡１００に含まれるピンホール板１０について、更に詳細に説明する。
【００２９】
ピンホール板１０は、図２に示すように、任意の蛍光波長の光を透過させる透明な基板１１を含んでいる。そして、基板１１の表面には、共焦点レンズ５の光軸ＡＸ上の点を中心とする干渉膜が形成されていない領域の外側に、透過率特性の異なる複数の干渉膜（干渉膜１２、干渉膜１３、干渉膜１４）が互いに重ならないように形成されている。
【００３０】
ここで、基板１１、干渉膜１２、干渉膜１３、干渉膜１４は、それぞれ図３のＴ１１、Ｔ１２、Ｔ１３、Ｔ１４に示す透過率特性を有している。基板１１は、波長によらず光を透過させる透過率特性を有している。干渉膜１２、干渉膜１３は、それぞれ約５００ｎｍ、約６５０ｎｍを超える波長の光を透過させる透過率特性を有している。干渉膜１４は、波長によらず光を遮断する透過率特性を有している。
【００３１】
以上のように構成されたピンホール板１０では、干渉膜が形成されておらず基板１１が露出している領域が光を透過させる透過部として機能する。また、透過部を囲むように配置された干渉膜１２及び干渉膜１３が形成された領域が、波長に依存する透過率特性を有する波長選択部として機能する。さらに、波長選択部を囲むように配置された干渉膜１４が形成された領域が、光を遮蔽する遮蔽部として機能する。
【００３２】
即ち、ピンホール板１０は、光軸ＡＸと直交する方向に、光軸ＡＸ側から順に、透過部と、波長選択部と、遮蔽部とを備え、透過部と波長選択部が共焦点ピンホール１０ａとして機能する。これにより、ピンホール板１０に形成された共焦点ピンホール１０ａは、入射光の波長に依存する開口径、より詳細には、入射光の波長が長いほど大きい開口径、を有する。
より具体的に説明すると以下のとおりである。
【００３３】
ピンホール板１０に入射した約５００ｎｍ以下の波長の蛍光は、干渉膜１２、干渉膜１３、及び干渉膜１４によって遮断されるため、干渉膜が形成されていない基板１１が露出している光軸ＡＸを中心とする円形の領域のみを透過する。つまり、約５００ｎｍ未満の蛍光に対する共焦点ピンホール１０ａは、干渉膜が形成されていない円形の領域である。
【００３４】
ピンホール板１０に入射した約５００ｎｍを上回り且つ約６５０ｎｍ以下の波長の蛍光は、干渉膜１３及び干渉膜１４によって遮断されるが、基板１１及び干渉膜１２を透過する。つまり、５００ｎｍを上回り且つ６５０ｎｍ以下の蛍光に対する共焦点ピンホール１０ａは、干渉膜が形成されていない円形の領域と干渉膜１２が形成されたリング状の領域とからなる円形領域である。
【００３５】
ピンホール板１０に入射した約６５０ｎｍを超える波長の蛍光は、干渉膜１４に遮断されるが、基板１１、干渉膜１２及び干渉膜１３を透過する。つまり、６５０ｎｍを超える波長の蛍光に対する共焦点ピンホール１０ａは、干渉膜が形成されていない円形の領域と干渉膜１２が形成されたリング状の領域と干渉膜１３が形成されたリング状の領域とからなる円形領域である。
【００３６】
このように、ピンホール板１０の共焦点ピンホール１０ａは、約５００ｎｍ以下の波長の蛍光に対してよりも約５００ｎｍから約６５０ｎｍまでの蛍光に対して大きな開口径を有し、約５００ｎｍから約６５０ｎｍまでの蛍光に対してよりも約６５０ｎｍを越える波長の蛍光に対して大きな開口径を有する。つまり、共焦点ピンホール１０ａは、入射光の波長が長いほど大きい開口径を有し、その開口径は入射光の波長に応じて段階的に変化する。なお、干渉膜１２、干渉膜１３、干渉膜１４が形成される領域の詳細な位置は、ピンホール板１０に集光する各波長の蛍光の光学的回折径によって決定すればよい。例えば、干渉膜１２の内径は、干渉膜１２の内径と５００ｎｍの波長の蛍光の光学的回折径の比が所定の比となるように決定すればよい。
【００３７】
本実施例に係るレーザ走査型共焦点顕微鏡１００では、波長が長いほど大きい開口径の共焦点ピンホール１０ａを有するピンホール板１０を備えることで、波長が長いほど大きくなる光学的回折径に対する共焦点ピンホール１０ａの開口径の比率を、波長によらず望ましい範囲内に維持することができる。このため、特に長波長の蛍光で生じやすい光量の損失と特に短波長の蛍光で生じやすい分解能の低下の両方を抑制することができる。従って、レーザ走査型共焦点顕微鏡１００によれば、ピンホール板１０での光量損失を抑えながら複数の異なる波長の光を同時に検出して、それぞれの波長の光で高い分解能の標本画像を得ることができる。
【実施例２】
【００３８】
図４は、本実施例に係るレーザ走査型共焦点顕微鏡に含まれるピンホール板２０の構成を示した図である。なお、本実施例に係るレーザ走査型共焦点顕微鏡は、ピンホール板１０の代わりにピンホール板２０を含む点を除き、実施例１に係るレーザ走査型共焦点顕微鏡１００と同様である。
【００３９】
実施例１に係るピンホール板１０では、透過率特性の異なる複数の干渉膜が互いに重ならないように同一平面上に形成されているのに対して、本実施例に係るピンホール板２０は、透過率特性の異なる複数の干渉膜（干渉膜２２、干渉膜２３、干渉膜２４）が光軸方向に並べられている点が異なっている。
【００４０】
ピンホール板２０は、図４に示すように、任意の蛍光波長の光を透過させる透明な基板２１ａ及び基板２１ｂを含んでいる。基板２１ａの表面には、干渉膜２２が形成され、基板２１ａの裏面には、干渉膜２３が形成されている。さらに、基板２１ｂの表面には、干渉膜２４が形成されている。なお、基板（基板２１ａ及び基板２１ｂ）、干渉膜２２、干渉膜２３、干渉膜２４は、実施例１に係るピンホール板１０の基板１１、干渉膜１２、干渉膜１３、干渉膜１４と同様の透過率特性を有している。
【００４１】
干渉膜２２、干渉膜２３、干渉膜２４は、それぞれ、基板２１ａの表面、裏面、基板２１ｂの表面の、共焦点レンズ５の光軸ＡＸ上の点を中心とする干渉膜が形成されていない領域の外側に形成されている。基板２１ａの表面、裏面、及び基板２１ｂの表面の干渉膜が形成されていない領域の径は、それぞれ異なっている。つまり、複数の干渉膜は、光軸を中心にそれぞれ異なる径の開口を有していて、干渉膜２４、干渉膜２３、干渉膜２２の順に大きな径の開口を有している。
【００４２】
以上のように構成されたピンホール板２０でも、干渉膜が形成されておらず基板２１ａの表面が露出している領域が光を透過させる透過部として機能する。また、透過部を囲むように配置された干渉膜２２及び干渉膜２３が形成された領域のうち、干渉膜２４が形成された領域と光軸ＡＸ方向に重なっていない領域が、波長に依存する透過率特性を有する波長選択部として機能する。さらに、波長選択部を囲むように配置された干渉膜２４が形成された領域が、光を遮蔽する遮蔽部として機能する。
【００４３】
即ち、ピンホール板２０は、光軸ＡＸと直交する方向に、光軸ＡＸ側から順に、透過部と、波長選択部と、遮蔽部とを備え、透過部と波長選択部が共焦点ピンホールとして機能する。これにより、ピンホール板２０に形成された共焦点ピンホールは、ピンホール板１０に形成された共焦点ピンホールと同様に、入射光の波長に依存する開口径、より詳細には、入射光の波長が長いほど大きい開口径、を有する。
【００４４】
なお、干渉膜２２、干渉膜２３、干渉膜２４が形成される領域は、ピンホール板２０に集光する各波長の蛍光の光学的回折径によって決定すればよい点についても、ピンホール板２０は、ピンホール板１０と同様である。
【００４５】
本実施例に係るレーザ走査型共焦点顕微鏡でも、波長が長いほど大きい開口径の共焦点ピンホールを有するピンホール板２０を備えることによって、実施例１に係るレーザ走査型共焦点顕微鏡１００と同様に、ピンホール板２０での光量損失を抑えながら複数の異なる波長の光を同時に検出して、それぞれの波長の光で高い分解能の標本画像を得ることができる。
【実施例３】
【００４６】
図５は、本実施例に係るレーザ走査型共焦点顕微鏡に含まれるピンホール板３０の構成を示した図である。なお、本実施例に係るレーザ走査型共焦点顕微鏡は、ピンホール板１０の代わりにピンホール板３０を含む点を除き、実施例１に係るレーザ走査型共焦点顕微鏡１００と同様である。
【００４７】
本実施例に係るピンホール板３０と実施例１に係るピンホール板１０との主要な相違点は、透過部がピンホール板３０に形成された物理的な開口３１である点、及び、開口３１の径を可変する物理開口径可変機構を備える点である。
【００４８】
ピンホール板３０の物理開口径可変機構は、光軸ＡＸを挟んで互いの相対的な距離を変更可能に構成された複数の絞り羽根（羽根絞り３５ａ、羽根絞り３５ｂ）である。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、ピンホール板３０では、光軸ＡＸを挟んで配置された羽根絞り３５ａと羽根絞り３５ｂの相対的な距離を変化させることで、開口３１の径が変化する。
【００４９】
羽根絞り３５ａの図示しない基板の表面には、光軸ＡＸ側から順に、透過率特性の異なる干渉膜３２ａ、干渉膜３３ａ、干渉膜３４ａが互いに重ならないように形成されている。同様に、羽根絞り３５ｂの図示しない基板の表面にも、透過率特性の異なる干渉膜３２ｂ、干渉膜３３ｂ、干渉膜３４ｂが互いに重ならないように形成されている。なお、図示しない基板、干渉膜３２ａ及び干渉膜３２ｂ、干渉膜３３ａ及び干渉膜３３ｂ、干渉膜３４ａ及び干渉膜３４ｂは、実施例１に係るピンホール板１０の基板１１、干渉膜１２、干渉膜１３、干渉膜１４と同様の透過率特性を有している。
【００５０】
以上のように構成されたピンホール板３０では、開口３１が光を透過させる透過部として機能する。また、透過部を囲むように配置された干渉膜３２ａ及び干渉膜３２ｂ並びに干渉膜３３ａ及び干渉膜３３ｂが形成された領域が、波長に依存する透過率特性を有する波長選択部として機能する。さらに、波長選択部を囲むように配置された干渉膜３４ａ及び干渉膜３４ｂが形成された領域が、光を遮蔽する遮蔽部として機能する。
【００５１】
即ち、羽根絞り３５ａ及び羽根絞り３５ｂは、各々が波長選択部と遮蔽部を含んでいる。また、ピンホール板３０は、光軸ＡＸと直交する方向に、光軸ＡＸ側から順に、透過部と、波長選択部と、遮蔽部とを備え、透過部と波長選択部が共焦点ピンホールとして機能する。これにより、ピンホール板３０に形成された共焦点ピンホールは、入射光の波長に依存する開口径、より詳細には、入射光の波長が長いほど大きい開口径、を有する。
【００５２】
なお、干渉膜３２ａ及び干渉膜３２ｂ、干渉膜３３ａ及び干渉膜３３ｂ、干渉膜３４ａ及び干渉膜３４ｂが形成される領域は、ピンホール板３０に集光する各波長の蛍光の光学的回折径によって決定すればよい点についても、ピンホール板３０は、ピンホール板１０と同様である。
【００５３】
本実施例に係るレーザ走査型共焦点顕微鏡でも、波長が長いほど大きい開口径の共焦点ピンホールを有するピンホール板３０を備えることによって、実施例１に係るレーザ走査型共焦点顕微鏡１００と同様に、ピンホール板３０での光量損失を抑えながら複数の異なる波長の光を同時に検出して、それぞれの波長の光で高い分解能の標本画像を得ることができる。
【００５４】
さらに、本実施例に係るレーザ走査型共焦点顕微鏡は、ピンホール板３０が物理開口径可変機構を備えている。このため、観察に使用する対物レンズの交換によってピンホール板３０に集光する蛍光の光学的回折径が変化した場合であっても、物理開口径可変機構によって物理開口の径を調整することで、光学的回折径に対する共焦点ピンホールの開口径の比率を望ましい範囲内に維持することができる。従って、本実施例に係るレーザ走査型共焦点顕微鏡によれば、観察に使用する対物レンズによらず、ピンホール板３０での光量損失を抑えながら複数の異なる波長の光を同時に検出して、それぞれの波長の光で高い分解能の標本画像を得ることができる。
【実施例４】
【００５５】
図６は、本実施例に係るレーザ走査型共焦点顕微鏡に含まれるピンホール板４０の構成を示した図である。なお、本実施例に係るレーザ走査型共焦点顕微鏡は、ピンホール板２０の代わりにピンホール板４０を含む点を除き、実施例２に係るレーザ走査型共焦点顕微鏡と同様である。
【００５６】
本実施例に係るピンホール板４０と実施例２に係るピンホール板２０との主要な相違点は、透過部がピンホール板４０に形成された物理的な開口（開口４１ａ、開口４１ｂ、開口４１ｃ）である点、及び、開口の径を可変する複数の物理開口径可変機構を備える点である。
【００５７】
ピンホール板４０では、羽根絞り４５ａ及び羽根絞り４５ｂ、羽根絞り４６ａ及び羽根絞り４６ｂ、羽根絞り４７ａ及び羽根絞り４７ｂが、それぞれ物理開口径可変機構である。これら複数の物理開口径可変機構の各々は、異なる透過率特性を有する干渉膜を備える、互いの相対的な距離を変更可能に構成された複数の絞り羽根である。そして、光軸ＡＸを挟んで配置された複数の羽根絞りの相対的な距離を変化させることで、物理的な開口の径が変化する。
【００５８】
羽根絞り４５ａの図示しない基板の表面には干渉膜４２ａが形成され、羽根絞り４５ｂの図示しない基板の表面には干渉膜４２ｂが形成されている。羽根絞り４６ａの図示しない基板の表面には干渉膜４３ａが形成され、羽根絞り４６ｂの図示しない基板の表面には干渉膜４３ｂが形成されている。羽根絞り４７ａの図示しない基板の表面には干渉膜４４ａが形成され、羽根絞り４７ｂの図示しない基板の表面には干渉膜４４ｂが形成されている。なお、図示しない基板、干渉膜４２ａ及び干渉膜４２ｂ、干渉膜４３ａ及び干渉膜４３ｂ、干渉膜４４ａ及び干渉膜４４ｂは、実施例１に係るピンホール板１０の基板１１、干渉膜１２、干渉膜１３、干渉膜１４と同様の透過率特性を有している。
【００５９】
以上のように構成されたピンホール板４０では、開口４１ａの径が最も小さく、開口４３ａの径が最も大きくなるように、複数の物理開口径可変機構が調整される。なお、開口４１ａ、開口４１ｂ、開口４１ｃの径は、ピンホール板４０に集光する各波長の蛍光の光学的回折径によって決定する。これにより、開口４１ａが光を透過させる透過部として機能する。また、透過部を囲むように配置された干渉膜４２ａ及び干渉膜４２ｂ並びに干渉膜４３ａ及び干渉膜４３ｂが形成された領域のうち、干渉膜４４ａ及び干渉膜４４ｂが形成された領域と光軸ＡＸ方向に重なっていない領域が、波長に依存する透過率特性を有する波長選択部として機能する。さらに、波長選択部を囲むように配置された干渉膜４４ａ及び干渉膜４４ｂが形成された領域が、光を遮蔽する遮蔽部として機能する。
【００６０】
即ち、ピンホール板４０は、光軸ＡＸと直交する方向に、光軸ＡＸ側から順に、透過部と、波長選択部と、遮蔽部とを備え、透過部と波長選択部が共焦点ピンホールとして機能する。これにより、ピンホール板４０に形成された共焦点ピンホールは、入射光の波長に依存する開口径、より詳細には、入射光の波長が長いほど大きい開口径、を有する。
【００６１】
本実施例に係るレーザ走査型共焦点顕微鏡でも、波長が長いほど大きい開口径の共焦点ピンホールを有するピンホール板４０を備えることによって、実施例１に係るレーザ走査型共焦点顕微鏡１００と同様に、ピンホール板４０での光量損失を抑えながら複数の異なる波長の光を同時に検出して、それぞれの波長の光で高い分解能の標本画像を得ることができる。
【００６２】
さらに、本実施例に係るレーザ走査型共焦点顕微鏡は、複数の物理開口径可変機構を有するピンホール板４０を備え、複数の物理開口径可変機構は異なる透過率特性を有する干渉を備えている。このため、観察に使用する対物レンズに応じて、透過部だけではなく波長選択部及び遮蔽部の位置も調整することができる。従って、本実施例に係るレーザ走査型共焦点顕微鏡によれば、実施例３に係るレーザ走査型共焦点顕微鏡よりも更に確実に、観察に使用する対物レンズによらず、ピンホール板４０での光量損失を抑えながら複数の異なる波長の光を同時に検出して、それぞれの波長の光で高い分解能の標本画像を得ることができる。
【００６３】
上述した実施例は、発明の理解を容易にするために具体例を示したものであり、本発明はこの実施例に限定されるものではない。この実施例に係るレーザ走査型共焦点顕微鏡は、特許請求の範囲により規定される本発明の思想を逸脱しない範囲において、さまざまな変形、変更が可能である。
【００６４】
例えば、上述した実施例１から実施例４では、波長選択部は、透過率特性の異なる２つの干渉膜によって構成されている例を示したが、波長選択部の構成はこれに限らない。波長選択部は、１つの干渉膜のみによって構成されてもよく、また、透過率特性の異なる３つ以上の干渉膜によって構成されてもよい。
【００６５】
また、実施例１及び実施例２では、使用する対物レンズにあわせて作成したピンホール板１０、２０を複数用意して、ターレット等で切り替えて使用できるようにしても良い。
また、実施例２及び実施例３では、物理開口径可変機構が２枚の羽根絞りによって構成される例を示したが、物理開口径可変機構は３枚以上の羽根絞りによって構成されてもよい。また、羽根絞りによって構成される物理的な開口の形状も矩形に限られず、円形やその他の形状であっても良い。
また、遮蔽部として機能する干渉膜として、実施例１の干渉膜１４、実施例２の干渉膜２４、実施例３の干渉膜３４ａ、干渉膜３４ｂ、実施例４の干渉膜４４ａ、干渉膜４４ｂが例示されているが、必要により遮光部材や遮光塗料の塗布などによって遮蔽部が構成されてもよい。
なお、図４、図５、及び、図６は、模式図である。これらの図では、複数の基板が光軸方向に離れているように描かれているが、実際は光軸方向のごく近い位置で重なるように配置される。
【符号の説明】
【００６６】
１          レーザ
１ａ        光ファイバー
２          ダイクロイックミラー
３          ガルバノミラー
４          対物レンズ
５          共焦点レンズ
６          コリメートレンズ
７          プリズム
８          集光レンズ
９          光検出器
１０、２０、３０、４０            ピンホール板
１０ａ      共焦点ピンホール
１１、２１ａ、２１ｂ              基板
３１、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ      開口
１２、１３、１４、２２、２３、２４、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂ、４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂ                  干渉膜
３５ａ、３５ｂ、４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂ、４７ａ、４７ｂ      羽根絞り
１００      レーザ走査型共焦点顕微鏡
ＡＸ        光軸
Ｓ          標本
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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