(57)【要約】  既知の走査型共焦点顕微鏡システムは、共焦点走査ヘッドに対して光を与えるために光ファイバを用いる。ファイバからの照射は一様でなく、ファイバ内には大きな光損失が生じ得る。この発明によれば、光源からの光ビームを走査型共焦点顕微鏡システムの共焦点走査ヘッドに入力するためのアセンブリが提供され、当該アセンブリは、ビーム幅調整器（６ａ、６ｂ）と、光ビームの経路を制御するためのビーム指向器（８，１０）と、前記共焦点走査ヘッドの光入力における所定の合焦点にビームを導くためのビーム合焦手段（１２）とを備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光ビームを走査型共焦点顕微鏡システムの共焦点走査ヘッドに入力するためのアセンブリであって、前記アセンブリは、
ビーム幅調整器と、
光ビームの経路を制御するためのビーム指向器と、
前記共焦点走査ヘッドの光入力における所定の合焦点にビームを導くためのビーム合焦手段とを備える、アセンブリ。
【請求項２】
ビーム幅調整器は、発散する光ビームが平行になるように配置される、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
ビーム幅調整器は、拡大レンズ配置を含み、拡大レンズ配置の光学素子の空間配置を変えることによってビーム幅が調整可能である、請求項１または２に記載のアセンブリ。
【請求項４】
ビーム指向器は、２軸旋回可能に搭載されたミラーを含み、それらの旋回軸は、光ビームの方向が２直交方向に制御可能となるように実質的に互いに垂直である、請求項１〜３のいずれかに記載のアセンブリ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のアセンブリと組み合わせた、共焦点走査ヘッド。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載のアセンブリを含む、走査型共焦点顕微鏡システム。
【請求項７】
複数の光源を含み、前記システムは、各光源からの光ビームを共通の光経路に結合してアセンブリに導くように配置される、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
単一の点走査型である、請求項５の走査ヘッドまたは請求項６または７のシステム。
【請求項９】
多重の点走査型である、請求項５の走査ヘッドまたは請求項６または７のシステム。
【請求項１０】
回転円盤型である、請求項９の走査ヘッドまたはシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
この発明は、走査型共焦点顕微法に関し、特に、走査型共焦点顕微鏡システムの共焦点ヘッドに対する光の投射に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
共焦点顕微鏡は、特に生物学の応用では蛍光照明を使用して、半透明な微小体の内部詳細を観察するのに日常的に用いられる。そのような顕微鏡の本質的特徴は、ピンホールを通って合焦された光による試料の照射が同じピンホールを通った戻り光の観測と結合された結果、検出される光が上下の平面よりもむしろ当該試料内におけるピンホールの特定の画像面に本質的に関係しているという点にある。これは、試料内の精密な深さ解像を可能にする。典型的には、ピンホールにおいて非常に厳密に合焦された強いビームを与えるためにレーザが用いられる。
【０００３】
上記のように、そのような共焦点顕微鏡システムは、試料のただ一点のみに関する情報を与える。しかしながら、当該原理は、試料の拡大画像を与えるための２つの代替的で非常に優れた手法によって拡張することができる。第１の手法は、「走査スポット」と呼ばれ、ピンホールが関心の領域上を光学的に走査され、戻り強度が試料の画像を再構築するために記録される。第２の手法では、関心の領域を横断して同時の情報を与えるために多くのピンホールが並列に照射される。そのような構成の１つは「ニプコー円盤（Nipkow disk）」であり、当該円盤にはピンホールが設けられ、領域の多数の走査された範囲を与えるためにその後回転される。この手法は、生きた細胞の高速画像化に特によく用いられ、現在生物界の大きな興味の主題となっている。それにもかかわらず、本願発明は共焦点走査の全形式に関係している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
既知の走査型共焦点顕微鏡システムは、光源から共焦点走査ヘッドに対して照射光を与えるために光ファイバを用いる。通常、いくつかの異なる光源からの光は、共焦点ヘッドに通じる単一の光ファイバに、光学的に同時にまたは順に結合される。多数の光源から１つの単一モードファイバに光を結合するのに種々の方法が用いられるが、これらの方法は非効率な傾向があり、種々の光学部品間の困難で複雑な配置を含む。
【０００５】
単一モードファイバから発せられた光は、自然にはガウス分布となる。そのため、照射はファイバの軸の周りに集中し、その強度は中央軸から離れる角度に比例して下降する。これは、走査スポットシステムからのスポットまたは多重点走査システムの視野を横断するスポットによる一様でない照射を生じさせる。
【０００６】
いくつかの共焦点走査ヘッド（たとえば、横河ＣＳＵ  Ｘ１）は、視野に渡って照射を一様に再分配するように設計された光学系を組み込むことによって上記を軽減させようとしている。しかしながら、そのような光学系の最適使用は、システムに入る照射の配置において高い正確性を要求する。これを達成するために入力光ファイバの端の位置を調整することは困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、光源からの光ビームを走査型共焦点顕微鏡システムの共焦点走査ヘッドに入力するためのアセンブリを提供し、当該アセンブリは、ビーム幅調整器と、光ビームの経路を制御するためのビーム指向器と、前記共焦点走査ヘッドの光入力における所定の合焦点にビームを導くためのビーム合焦手段とを備える。
【０００８】
その結果、照射システムから共焦点ヘッドへのファイバ接続の必要性は取り除かれる。共焦点ヘッドに入る照射の正確な制御は、請求項に記載されたアセンブリを用いて容易に実現可能であり、光ファイバ入力と比べてより効率的な照射およびより一様な照射を促進する。さらに、光ファイバの使用に関連した光損失も回避される。
【０００９】
好ましくは、ビーム幅調整器は、発散する光ビームが平行になるように配置される。当該調整器は、拡大レンズ配置を含み、拡大レンズ配置の光学素子の空間配置を変えることによってビーム幅が調整可能である。
【００１０】
好ましい実施例では、ビーム指向器は、２軸旋回可能に搭載されたミラーを含み、それらの旋回軸は、光ビームの方向が２直交方向に制御可能となるように実質的に互いに垂直である。
【００１１】
ここに記載された光入力アセンブリは、共焦点走査ヘッドと組み合わせてまたは走査型共焦点顕微鏡システムの部分として与えられ得る。
【００１２】
走査型共焦点顕微鏡システムは、複数の光源からの光を共通の光経路に結合してアセンブリに導くように配置されてもよい。たとえば、各光源からの光に関連した波長領域は、異なっていてもよい。
図面の説明
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】光入力アセンブリの構成を示した図である。  発明を具現化する光入力アセンブリは、例示によりおよび付随する図面の描写を参照してここに記載される。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
光ビーム４は、点２における照射システム（図示せず）から現れる。当該ビームは、単一の光源から発せられてもよい。代替的には、多くの光源からの光が、ビーム４の中心線に続く単一経路上の照射システムに結合されてもよい。
【００１５】
その後、ビーム４は、拡大レンズ配置６を通過する。この配置は、光ビーム４を平行にする。拡大レンズ配置から現れる平行ビームの幅は、拡大レンズ配置を共に形成する２つの光学素子６ａ，６ｂ間の空間配置を変化させることによって調整可能である。適した拡大レンズ配置を与えるために種々の光学配置が用いられることは評価される。描画した実施例では、構成要素６ａは正の直径７５ｍｍの色消し複レンズの形式であり、構成要素６ｂは負の直径１００ｍｍの単レンズである。
【００１６】
その後、拡大レンズ配置から現れる平行ビームは、２つのミラー８および１０に順に入射する。ミラーは旋回可能に搭載されており、それらの旋回軸は、光ビームの方向が２つの直交方向に制御可能となるように実質的に互いに垂直である。これは、ビーム方向を空間的および角度（４度の自由度）の両方で制御することを可能にする。
【００１７】
その後、ビームは、合焦用の複レンズ１２によって点１４に点合焦される。
ミラー方位の適切な調整および拡大レンズの構成により、光ビームの共焦点ヘッドに対する出射は、適当な角度に最適化することができる。
【００１８】
ここに記載された光入射手法は、光ファイバの使用に比べ光学的により効率的である。典型的には、ファイバの伝送効率は６０％から８０％の範囲にあり得るのに対し、このアセンブリで到達可能な効率は９０％以上となり得る。
【００１９】
ここでレンズまたは光学素子への参照は、組み合わせられた多重レンズの使用または同じ目的の多重部品レンズを含むことが評価される。
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【手続補正書】
【提出日】平成21年3月23日(2009.3.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光ビームを共焦点走査ヘッドに入力するためのアセンブリと組み合わせられた共焦点走査型顕微鏡システムのための共焦点走査ヘッドであって、前記アセンブリは、
ビーム幅調整器と、
光ビームの経路を制御するためのビーム指向器と、
共焦点走査ヘッドの光入力における所定の合焦点にビームを導くためのビーム合焦手段とを備える、組み合わせ。
【請求項２】
ビーム幅調整器は、発散する光ビームが平行になるように配置される、請求項１に記載の組み合わせ。
【請求項３】
ビーム幅調整器は、拡大レンズ配置を含み、拡大レンズ配置の光学素子の空間配置を変えることによってビーム幅が調整可能である、請求項１または２に記載の組み合わせ。
【請求項４】
ビーム指向器は、２軸旋回可能に搭載されたミラーを含み、それらの旋回軸は、光ビームの方向が２直交方向に制御可能となるように実質的に互いに垂直である、請求項１〜３のいずれかに記載の組み合わせ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の組み合わせを含む、走査型共焦点顕微鏡システム。
【請求項６】
複数の光源を含み、前記システムは、各光源からの光ビームを共通の光経路に結合してアセンブリに導くように配置される、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
単一の点走査型である、請求項５または６に記載のシステム。
【請求項８】
多重の点走査型である、請求項５または６に記載のシステム。
【請求項９】
回転円盤型である、請求項８に記載のシステム。
【国際調査報告】
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