(57)【要約】【課題】  複雑な構成を用いることなく、複数の波長の光に係る走査光学系を容易に光路合成することができる光学装置を提供する。【解決手段】  被検体１３に対して刺激を行う刺激光であって、少なくとも１以上の波長を有する刺激光を偏向させる刺激光用走査光学系１７と、被検体１３の画像を得るための観察光学系１５の光路に、偏向された刺激光の光路を合成する合成音響光学素子３３と、が備えられていることを特徴とする。【選択図】  図１
2008116756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に対して変化を与える刺激光であって、少なくとも１以上の波長を有する刺激光を偏向させる刺激光用走査光学系と、
前記被検体の画像を得るための観察光学系の光路に、前記偏向された刺激光の光路を合成する合成音響光学素子と、
が備えられている光学装置。
【請求項２】
前記刺激光用走査光学系および前記合成音響光学素子が、前記観察光学系の光路に対して挿入および取り外し可能とされている請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記刺激光用走査光学系には、前記刺激光を偏向させる刺激光偏光部が設けられている請求項１または２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記合成音響光学素子が、互いに交差する一の方向に前記刺激光を偏向させ、
前記刺激光用走査光学系には、互いに交差する他の方向に前記刺激光を偏向させる偏光音響光学素子が設けられ、
前記合成音響光学素子には、前記偏向音響光学素子により偏向された刺激光、および、前記他の光線が入射される請求項１から３のいずれかに記載の光学装置。
【請求項５】
前記合成音響光学素子が、前記刺激光を回折するとともに、前記観察光学系の光路の光を透過する請求項１から４のいずれかに記載の光学装置。
【請求項６】
前記刺激光を前記被検体に集光させる対物光学系が設けられ、
前記合成音響光学素子は、前記対物光学系の瞳と共役な位置に配置されている請求項１から５のいずれかに記載の光学装置。
【請求項７】
前記刺激光を前記被検体に集光させる対物光学系が設けられ、
前記合成音響光学素子は、前記対物光学系の像と共役な位置に配置されている請求項１から５のいずれかに記載の光学装置。
【請求項８】
前記合成音響光学素子において励起される超音波を制御する変調信号を生成する信号生成部が設けられ、
該信号生成部は、前記超音波を制御することにより、前記被検体に照射される前記偏向された刺激光の強度を制御する請求項１から７のいずれかに記載の光学装置。
【請求項９】
前記被検体に照射されずに前記合成音響光学素子を透過する前記偏向された刺激光の強度を検出する検出部が設けられ、
前記信号生成部が、前記検出部に検出された刺激光の強度に基づいて、前記変調信号を生成する請求項８記載の光学装置。
【請求項１０】
前記合成音響光学素子が音響光学変調フィルタである請求項１から９のいずれかに記載の光学装置。
【請求項１１】
前記合成音響光学素子が音響光学変調器である請求項１から９のいずれかに記載の光学装置。
【請求項１２】
前記合成音響光学素子が音響光学偏向器である請求項１から９のいずれかに記載の光学装置。
【請求項１３】
前記請求項１から１２のいずれかにおいて、
前記観察光学系が、前記被検体を照射する光を走査する走査光学系を備えている光学装置。
【請求項１４】
前記請求項１から１２のいずれかにおいて、
前記観察光学系が、非走査型の顕微鏡光学系である光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、走査型共焦点顕微鏡などを用いた生体細胞の機能解析が盛んに行われている。この走査型共焦点顕微鏡などを用いることにより、厚みのある生物細胞における様々な深さの機能解析を行うことができるため、生物細胞の３次元構造を解明することが可能とされてきている。
走査型共焦点顕微鏡は、点光源から出射された光を試料に照射することにより、試料から発する蛍光や反射光などを光検出器で検出して試料の情報を得るものである。光検出器の光入射面側には観察面と共役関係となる位置にピンホールが配置されており、光検出器は当該ピンホールを通過した光のみを検出し、電気信号に変換している。そのため、走査型共焦点顕微鏡は、厚みのある試料における所望の光軸方向位置の光学的スライス像を得ることができる。
そして、走査型共焦点顕微鏡は、試料および対物レンズの少なくとも一方を光軸方向に移動させつつ試料の情報を順次取得することにより、試料の三次元情報を得ることができる（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１０−２０６７４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の特許文献１には、第１の走査光学系と第２の走査光学系とを備え、ダイクロイックミラーを用いて第１の走査光学系と第２の走査光学系とを途中で一致させる（光路合成する）走査型共焦点顕微鏡（レーザ走査顕微鏡）が開示されている。
このような構成とすることで、第１の走査光学系と第２の走査光学系が、１つの対物レンズを共用することができた。
【０００４】
しかしながら、ダイクロイックミラーを用いて第１および第２の走査光学系を光路合成する構成では、それぞれの走査光学系で用いる照射光の波長の組み合わせ、さらに、光検出器で検出する波長の組み合わせに応じて、ダイクロイックミラーの波長特性を変更する必要がある。したがって、照射波長、検出波長を変更する場合には、合成ダイクロイックミラーを交換しなければならない。特に生体試料の蛍光観察の場合のように、標本の種類や観察部位に応じて観察用（蛍光励起用）レーザ光の波長、刺激用レーザ光の波長、検出波長を異ならせたい場合、それぞれの波長の組み合わせに適したダイクロイックミラーを着脱または切り替え選択しなければならないので、構造の複雑化、高コスト化、操作の煩雑化を招くという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、複雑な構成を用いることなく、刺激および観察に使用する光の波長の多様な組合せに容易に対応できる光学装置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】
【０００６】
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、被検体に対して変化を与える刺激光であって、少なくとも１以上の波長を有する刺激光を偏向させる刺激光用走査光学系と、前記被検体の画像を得るための観察光学系の光路に、前記偏向された刺激光の光路を合成する合成音響光学素子と、が備えられている光学装置を提供する。
【０００７】
本発明によれば、所定波長の光線のみを合成するダイクロイックミラー等と比較して、合成できる光線の波長自由度が高い合成音響光学素子が用いられているため、少なくとも１以上の波長を有する刺激光の光路が、複雑な構成を用いることなく、観察光学系の光路に容易に合成される。つまり、音響光学素子は、その結晶体に励起される超音波（弾性波）の周波数を変えることにより合成（回折）する光線の波長の変化に対応できるため、一つの合成音響光学素子で、少なくとも１以上の波長を有する刺激光の光路を観察光学系の光路に容易に合成できる。
【０００８】
さらに、上記ダイクロイックミラー等を複数用いる場合は、複数のダイクロイックミラー等の配置角度等について調整する必要があるのに対して、本発明の光学装置は、一つの合成音響光学素子の配置位置等を調整するだけで、少なくとも１以上の波長を有する刺激光の光路を観察光学系の光路に合成できる。
【０００９】
なお、被検体に変化を与える刺激光とは、標本に対して光化学的反応を起こさせたり（例えば、蛍光漂白や、ケージド試薬の解除など）、標本のマニピュレーションやダイセクション、加工などの操作を行ったりするなど、観察以外の目的を持って被検体に照射する光である。
【００１０】
上記発明においては、前記刺激光用走査光学系および前記合成音響光学素子が、前記観察光学系の光路に対して挿入および取り外し可能とされていることが望ましい。
本発明によれば、観察光学系のみを備える光学装置に、上記本発明の刺激光用走査光学系および合成音響光学素子を取り付けることにより、自在に走査、位置変更が可能な刺激光と観察光学系の光線とを合成して被検体に集光させる光学装置を容易に実現できる。
【００１１】
上記発明においては、前記刺激光用走査光学系には、前記刺激光を偏向させる刺激光偏向部が設けられていることが望ましい。
本発明によれば、刺激光は刺激光偏向部により偏向され、被検体の所定の領域に集光される。例えば、各波長の刺激光をそれぞれ偏向させる刺激光偏向部を設けることにより、各波長の刺激光を、同時に異なる所定の領域に集光できる。
【００１２】
上記発明においては、前記合成音響光学素子が、互いに交差する一の方向に前記刺激光を偏向させ、前記刺激光用走査光学系には、互いに交差する他の方向に前記刺激光を偏向させる偏光音響光学素子が設けられ、前記合成音響光学素子には、前記偏向音響光学素子により偏向された刺激光、および、前記他の光線が入射されることが望ましい。
本発明によれば、刺激光は合成音響光学素子により、互いに交差する一の方向に偏向され、偏向音響光学素子により、互いに交差する他の方向に偏向される。そのため、刺激光を、互いに交差する一および他の方向へ走査させることができる。
【００１３】
上記発明においては、前記合成音響光学素子が、前記刺激光を回折するとともに、前記観察光学系の光路の光を透過することが望ましい。
本発明によれば、合成音響光学素子において刺激光の光路が回折されるため、刺激光の光路は合成音響光学素子内で曲がり、合成音響光学素子を透過する観察光学系の光線の光路と合成される。
【００１４】
上記発明においては、前記刺激光を前記被検体に集光させる対物光学系が設けられ、前記合成音響光学素子は、前記対物光学系の瞳と共役な位置に配置されていることが望ましい。
【００１５】
本発明によれば、刺激光が偏向された場合に、刺激光の合成音響光学素子への入射位置は変動せず、刺激光の入射角のみが変動する。そのため、合成音響光学素子が上記共役な位置に配置されていない場合と比較して刺激光の入射角のみが変動するだけなので、刺激光の光路を観察光学系の光線の光路に容易に合成できる。
【００１６】
上記発明においては、前記刺激光を前記被検体に集光させる対物光学系が設けられ、前記合成音響光学素子は、前記対物光学系の像と共役な位置に配置されていることが望ましい。
【００１７】
本発明によれば、刺激光が偏向された場合に、合成音響光学素子に入射する刺激光の入射角は変動せず、入射位置が平行移動するのみである。そのため、合成音響光学素子が上記共役な位置に配置されていない場合と比較して刺激光の入射位置が平行移動するだけなので、刺激光の光路を観察光学系の光線の光路に容易に合成できる。
例えば、音響変調フィルタなどの音響光学素子は、光線の入射角の許容範囲が狭い。そのため、合成音響光学素子が対物光学系の瞳と共役な位置に配置されている場合と比較して刺激光の入射角が変動しないことから、刺激光の光路を観察光学系の光線の光路に容易に合成できる。
【００１８】
上記発明においては、前記合成音響光学素子において励起される超音波を制御する変調信号を生成する信号生成部が設けられ、該信号生成部が、前記超音波を制御することにより、前記被検体に照射される前記偏向された刺激光の強度を制御することが望ましい。
【００１９】
本発明によれば、信号制御部により合成音響光学素子に励起される超音波が制御され、被検体に照射される刺激光の強度を自在に制御できる。
ここで、合成音響光学素子は入射された光線の一部を回折し、残りの光線は透過する。回折する光線と透過する光線の比率は、合成音響光学素子に励起される超音波の振幅に依存している。つまり、上記超音波の振幅が大きくなるにつれて回折する光線の比率が高くなり、逆に、上記超音波の振幅が小さくなるにつれて回折する光線の比率が低くなる。そこで、信号制御部は変調信号を合成音響光学素子に入力することにより、上記超音波の周波数と振幅のうちの振幅を制御し、被検体に照射される刺激光の強度を自在に制御することができる。
【００２０】
上記発明においては、前記被検体に照射されずに前記合成音響光学素子を透過する前記偏向された刺激光の強度を検出する検出部が設けられ、前記信号生成部は、前記検出部に検出された刺激光の強度に基づいて、前記変調信号を生成することが望ましい。
【００２１】
本発明によれば、検出部が検出した合成音響光学素子を透過した刺激光の強度に基づいて、信号生成部は制御信号を生成し、合成音響光学素子に入力させることにより、被検体に照射される刺激光の強度を自在に制御できる。
ここで、合成音響光学素子に入射した刺激光の一部は、合成音響光学素子において回折され、残りの刺激光は合成音響光学素子を透過する。信号生成部は、検出部が検出した合成音響光学素子を透過した残りの刺激光の強度に基づく制御を行うことにより、合成音響光学素子により回折される刺激光の強度、および、透過する刺激光の強度を自在に制御できる。
【００２２】
上記発明においては、前記合成音響光学素子が音響光学変調フィルタであることが望ましい。
本発明によれば、音響光学変調フィルタ（Ａｃｏｕｓｔ  Ｏｐｔｉｃ  Ｔｕｎａｂｌｅ  Ｆｉｌｔｅｒ：以下、ＡＯＴＦと表記する。）を合成音響光学素子として用いるため、ＡＯＴＦは刺激光を回折し、刺激光の光路を観察光学系の光線の光路に合成させることができる。
【００２３】
上記発明においては、前記合成音響光学素子が音響光学変調器であることが望ましい。
本発明によれば、音響光学変調器（Ａｃｏｕｓｔ  Ｏｐｔｉｃ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ：以下、ＡＯＭと表記する。）を合成音響光学素子として用いるため、ＡＯＭは刺激光を回折し、刺激光の光路を観察光学系の光線の光路に合成させることができる。
【００２４】
上記発明においては、前記合成音響光学素子が音響光学偏向器であることが望ましい。
本発明によれば、音響光学偏向器（Ａｃｏｕｓｔ  Ｏｐｔｉｃ  Ｄｉｆｌｅｃｔｏｒ：以下、ＡＯＤと表記する。）を合成音響光学素子として用いるため、ＡＯＤは刺激光を回折し、刺激光の光路を観察光学系の光線の光路に合成させることができる。
【００２５】
上記発明においては、上記本発明のいずれかにおいて、前記観察光学系が、前記被検体を照射する光を走査する走査光学系を備えていることが望ましい。
本発明によれば、被検体の走査画像を取得することができるので、例えば、共焦点検出系を用いて共焦点画像を取得したり、多光子励起法を用いて走査画像を取得したりすることにより、標本の光学的スライス像画像を観察画像として取得することができる。
【００２６】
また、刺激光用走査光学系により偏向された刺激光と、観察用の走査光学系により偏向された光線とが、合成音響光学素子で合成されて、例えば光を被検体に集光させる対物光学系に入射されるため、同じ対物光学系の視野内で刺激光と他の光線とは独立して偏向される。つまり、刺激光と観察光学系の光線とは、被検体におけるそれぞれ異なる所定の領域に集光される。
【００２７】
上記発明においては、上記本発明のいずれかにおいて、前記観察光学系が、非走査型の顕微鏡光学系であることが望ましい。
本発明によれば、被検体の顕微鏡画像を得ることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の光学装置によれば、少なくとも１以上の波長を有する刺激光用走査光学系により偏向された刺激光と、観察光学系の光線とが、合成音響光学素子に入射されるため、複雑な構成を用いることなく、刺激と観察に使用する光の波長の多様な組合せに容易に対応できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係るレーザ走査顕微鏡ついて図１および図２を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るレーザ走査顕微鏡の構成を説明する概略図である。
レーザ走査顕微鏡１は、図１に示すように、第１の光源３と、第１の走査光学系（観察光学系）１５と、光学装置７と、第２の光源５と、検出光学系９と、対物レンズ（対物光学系）５５と、第３リレー光学系５３とを備えている。
【００３０】
第１の光源３は、被検体１３の像（イメージ）の取得に用いられるレーザ光を出射するものである。具体的には、第１の光源３は、被検体１３に照射され蛍光を励起する励起光（観察光学系の光線）を出射するものである。第１の光源３から出射された励起光は、後述する第１の走査光学系１５に入射されている。
【００３１】
第１の走査光学系１５は、励起光を偏向するとともに、偏向された励起光を対物レンズ５５に入射させるものである。励起光は第１の走査光学系１５に偏向されることにより、被検体１３上を走査される。第１の走査光学系１５は、ダイクロイックミラー１９と、第１の走査光学ユニット（走査光学系）２１と、第１のリレーレンズ系２３と、を備えている。
【００３２】
ダイクロイックミラー１９は、励起光を透過するとともに被検体１３で励起された蛍光を反射するものである。ダイクロイックミラー１９は、第１の光源３と第１の走査光学ユニット２１との間に配置されているとともに、ダイクロイックミラー１９により反射された蛍光が検出光学系９に入射するように配置されている。
【００３３】
第１の走査光学ユニット２１は、励起光を２次元的に偏向することにより、励起光を被検体１３上で走査させるものである。第１の走査光学ユニット２１は、ダイクロイックミラー１９と第１のリレーレンズ系２３との間に配置されている。第１の走査光学ユニット２１は、２つの第１のガルバノミラー２１Ａ，２１Ｂを備えている。第１のガルバノミラー２１Ａ，２１Ｂは、互いに直交する一および他の方向へ励起光をそれぞれ偏向させるものである。
【００３４】
第１のリレーレンズ系２３は、第３リレーレンズ系５３と共働して、対物レンズ５５の瞳を第１の走査光学ユニット２１の位置へリレーするものである。第１のリレーレンズ系２３は、第１の走査光学ユニット２１と対物レンズ５５との間に配置されている。
また、第１のリレーレンズ系２３と対物レンズ５５との間には、ミラー２７が配置されている。ミラー２７は、第１のリレーレンズ系２３から出射された励起光を対物レンズ５５に向けて反射するものである。
【００３５】
光学装置７は、標本の所望の点または領域に刺激光を照射するものである。光学装置７は、第２の光源５からの刺激光が入射される第２の走査光学系（刺激光用走査光学系）１７と、ビーム合成装置１６とを備えている。
【００３６】
第２の光源５は、被検体１３の所定領域に入射させるレーザ光を出射するものである。例えば、第２の光源５は、被検体１３の所定領域を刺激する刺激光を出射するものである。このように第２の光源５からの刺激光を照射することにより、被検体１３に所定の反応を起こさせ、当該反応を観察することができる。第２の光源５から出射された刺激光は、後述する光学装置７の第２の走査光学系１７に入射されている。
【００３７】
第２の走査光学系１７は、第２の光源５からの刺激光を偏向するものである。刺激光は第２の走査光学系１７で偏向されることにより、被検体１３の所定領域に照射される。第２の走査光学系１７は、第２の走査光学ユニット（刺激光偏向部）２９と、第２のリレーレンズ系３１と、を備えている。
【００３８】
第２の走査光学ユニット２９は、刺激光を２次元的に偏向することにより、刺激光を被検体１３の所定領域に照射させるものである。第２の走査光学ユニット２９は、第２の光源５と第２のリレーレンズ系３１との間に配置されている。第２の走査光学ユニット２９は、２つの第２のガルバノミラー２９Ａ，２９Ｂを備えている。第２のガルバノミラー２９Ａ，２９Ｂは、互いに直交する一および他の方向へ励起光をそれぞれ偏向させるものである。
【００３９】
ビーム合成装置１６は、ＡＯＴＦ（合成音響光学素子）３３と、制御部４３とを備えている。ＡＯＴＦ３３は、第２走査光学系１７からの刺激光の波長のみを対物レンズ５５へ向けて回折させるので、刺激光の波長と異なる第１走査光学系からの観察用レーザ光および標本からの観察光は、そのまま透過する。
【００４０】
第２のリレーレンズ系３１は、第３リレー光学系５３と共働して対物レンズ５５の瞳を第２の走査光学ユニット２９の位置へリレーするものである。第２のリレーレンズ系３１は、第２の走査光学ユニット２９とＡＯＴＦ３３との間に配置されている。
【００４１】
図２は、図１の光学装置近傍の構成を説明する模式図である。
ＡＯＴＦ３３は、第１の走査光学系１５の光路と第２の走査光学系１７の光路とを合成するものである。具体的には、ＡＯＴＦ３３は、励起光を透過するとともに刺激光を回折することで、励起光の光路と刺激光の光路とを合成し、対物レンズ５５に入射させるものである。
【００４２】
ＡＯＴＦ３３は、第２のリレーレンズ系３１と第３リレーレンズ系５３との間に配置されているとともに、ＡＯＴＦ３３は、第１リレーレンズ系２３と第３リレーレンズ系５３との間に配置されている。ＡＯＴＦ３３は、図２に示すように、トランデューサ３７と、結晶体３９と、超音波吸収体４１とを備えている。
【００４３】
トランデューサ３７は、結晶体３９に超音波を励起させるものである。トランデューサ３７は結晶体３９に接触して配置され、制御部４３から高周波電圧が印加されている。
結晶体３９は励起された超音波により、入射された刺激光を回折させるものである。結晶体３９の一方の面にはトランデューサ３７が配置され、一方の面に対向する他方の面には超音波吸収体４１が配置されている。超音波吸収体４１は、トランデューサ３７により励起され、結晶体３９を伝搬する超音波を吸収するものである。
【００４４】
また、ＡＯＴＦ３３には、ＡＯＴＦ３３の結晶体３９に励起される超音波（音響波、弾性波）を制御する制御部（信号生成部）４３が接続されている。
制御部４３は、超音波を制御する変調信号を生成する信号生成部４３Ａと、変調信号に基づいて高周波電圧を発生する高周波発信器４３Ｂと、を備えている。
【００４５】
制御部４３の高周波発信器４３Ｂは、刺激光を回折させる超音波を励起させる高周波電圧を発生させている。また、制御部４３の信号生成部４３Ａは、高周波発信器４３Ｂに上記超音波を励起させる変調信号を生成している。
このように、制御部４３は、ＡＯＴＦ３３において励起される超音波（弾性波）の周波数と振幅を制御することにより、対物レンズ５５へ向けて回折される刺激光の波長と強度を制御することができる。
【００４６】
なおＡＯＴＦ３３としては、公知の音響光学変調フィルタを用いることができ、特に限定するものではない。
【００４７】
検出光学系９は、被検体１３に励起された蛍光などを検出するものである。検出光学系９は、図１に示すように、測光フィルタ４５と、レンズ４７と、ピンホール４９と、光電変換素子５１と、を備える共焦点検出系である。
【００４８】
測光フィルタ４５は、被検体１３から励起された蛍光のみを透過するフィルタである。測光フィルタ４５は、ダイクロイックミラー１９とレンズ４７との間に配置されている。
レンズ４７は、測光フィルタ４５を透過した蛍光をピンホール４９面に結像するものである。レンズ４７は、測光フィルタ４５とピンホール４９との間に配置されている。
【００４９】
ピンホール４９は、被検体１３の所定の観察断面から励起された蛍光のみを通過させる貫通孔である。ピンホール４９は、対物レンズ５５の焦点位置と共役な位置に配置されている。
光電変換素子５１は、入射した蛍光の強度を電気信号に変換するものである。光電変換素子５１は、ピンホール４９を通過した蛍光が入射する位置に配置されている。
【００５０】
対物レンズ５５および第３リレー光学系５３は、第１の走査光学系１５および第２の走査光学系１７から出射された励起光および刺激光を被検体１３にむけて集光させるものである。
対物レンズ系５５は、光学装置７と被検体１３との間に配置されている。第３リレーレンズ系５３は、対物レンズ５５で集光される標本からの光をリレーするものである。対物レンズ５５は、励起光および刺激光を被検体１３の断面５７に集光させるものである。なお、図２に示すように、対物レンズ５５とＡＯＴＦ３３との間に反射ミラーを配置してもよく、特に限定するものではない。
【００５１】
次に、上記の構成からなるレーザ走査顕微鏡１における作用について説明する。
第１の光源３から出射された励起光は、図１に示すように、ダイクロイックミラー１９を透過した後に、第１の走査光学ユニット２１に入射される。第１の走査光学ユニット２１は、第１のガルバノミラー２１Ａ，２１Ｂによって励起光を所定方向へ偏向させる。
【００５２】
具体的には、第１のガルバノミラー２１Ａは、第１の光源３から入射された励起光を、互いに直交する一の方向へ偏向させる。第１のガルバノミラー２１Ｂは、第１のガルバノミラー２１Ａにより偏向された励起光を、互いに直交する他の方向へ偏向させる。
第１の走査光学ユニット２１により偏向された励起光は、第１のリレーレンズ系２３を透過した後、ミラー２７に入射する。ミラー２７は入射された励起光をＡＯＴＦ３３に向けて反射する。励起光はＡＯＴＦ３３の０次回折方向からＡＯＴＦ３３に入射される。
このように、励起光は第１の走査光学ユニット２１により偏向されることで、被検体１３の所望の位置に集光される。
【００５３】
一方、第２の光源５から出射された刺激光は、第２の走査光学ユニット２９に入射される。第２の走査光学ユニット２９は、第２のガルバノミラー２９Ａ，２９Ｂによって刺激光を所定方向へ偏向させる。
具体的には、第２のガルバノミラー２９Ａは、第２の光源５から入射された刺激光を、互いに直交する一の方向へ偏向させる。第２のガルバノミラー２９Ｂは、第２のガルバノミラー２９Ａにより偏向された励起光を、互いに直交する他の方向へ偏向させる。
【００５４】
偏向された刺激光は第２のリレーレンズ系３１を透過した後、ＡＯＴＦ３３に入射される。刺激光はＡＯＴＦ３３の１次回折方向からＡＯＴＦ３３に入射される。
このように、刺激光は第２の走査光学ユニット２９により偏向されることで、被検体１３の所望の位置に集光される。
【００５５】
上述のようにＡＯＴＦ３３には、図２に示す態様で、偏向された励起光と偏向された刺激光とが入射される。
ＡＯＴＦ３３のトランデューサ３７には、制御部４３から高周波電圧が印加される。トランデューサ３７は、結晶体３９に超音波を励起させる。励起された超音波は、結晶体３９をトランデューサ３７側から超音波吸収体４１側に向けて伝搬する。
【００５６】
第１の走査光学系１５から、ＡＯＴＦ３３の０次回折方向に入射された励起光は、ＡＯＴＦ３３を透過して第３リレー光学系５３に入射する。
一方、第２の走査光学系１７からＡＯＴＦ３３の１次回折方向に入射された刺激光は、ＡＯＴＦ３３において回折され、励起光とともに第３リレー光学系５３に入射する。具体的には、刺激光は、超音波により結晶体３９に形成された屈折率の周期構造により回折される。
このように、刺激光の光路は、ＡＯＴＦ３３において回折されて曲がることで、ＡＯＴＦ３３を透過する励起光の光路と合成される。
【００５７】
制御部４３は、高周波電圧の電圧振幅を制御することにより、被検体１３に入射される刺激光の強度を制御している。
つまり、制御部４３は、内部の信号生成部４３Ａから高周波電圧の電圧振幅を変化させる変調信号を生成し、変調信号に基づいて高周波発信器４３Ｂは高周波電圧を発生している。発生された高周波電圧はＡＯＴＦ３３のトランデューサ３７に入力され、高周波電圧の電圧振幅に応じた振幅の超音波を励起する。超音波の振幅が変化すると、結晶体３９に形成される屈折率の周期構造における屈折率が変化する。ＡＯＴＦ３３において回折される刺激光とＡＯＴＦ３３を透過する刺激光との比率が、当該屈折率の変化に伴い変化するため、制御部４３は、被検体１３に入射される刺激光の強度を制御できる。
【００５８】
第３リレー光学系５３に入射された励起光および刺激光は、対物レンズ５５に入射され、それぞれ被検体１３の断面５７に集光される。
断面５７に集光された励起光および刺激光は、それぞれ第１の走査光学ユニット２１と第２の走査光学ユニット２９により偏向されるため、別々に走査される。例えば、励起光は断面５７の像を取得するため、観察領域の全面を照射するように走査される一方、刺激光は、断面５７における所定領域のみを照射するように走査される。
【００５９】
被検体１３から反射された励起光や、励起光が照射されることにより被検体１３から励起された蛍光（以下、蛍光等と表記する。）は、励起光が伝搬した光路を逆向きに伝搬して、検出光学系９に入射する。
具体的には、蛍光等は、まず対物レンズ５５に入射して、第３リレー光学系５３からＡＯＴＦ３３に入射する。ＡＯＴＦ３３に入射した蛍光等は、ＡＯＴＦ３３を透過して第１の走査光学系１５に入射する。なお、蛍光等に含まれる、反射された刺激光は、ＡＯＴＦ３３において回折されるため、第１の走査光学系１５には入射しない。
【００６０】
第１の走査光学系１５に入射した蛍光等は、ミラー２７、第１のリレーレンズ系２３、第１の走査光学ユニット２１を介してダイクロイックミラー１９に入射する。ダイクロイックミラー１９は、被検体１３から励起された蛍光のみを反射する一方、被検体１３から反射された励起光を透過する。
【００６１】
ダイクロイックミラー１９に反射された蛍光は、検出光学系９に入射する。検出光学系９に入射した蛍光は測光フィルタ４５に入射する。測光フィルタ４５は、被検体１３から所望の蛍光のみを透過する一方、検出光学系９に入射した励起光などを遮光する。
測光フィルタ４５を透過した蛍光は、レンズ４７に入射してピンホール４９に結像される。ピンホール４９は被検体１３から励起された蛍光の内、被検体１３の断面５７から励起された蛍光のみを通過させる。ピンホール４９を通過した蛍光は光電変換素子５１に入射される。光電変換素子５１は入射した蛍光の強度を検出して、当該強度に応じた検出信号を出力する。
【００６２】
レーザ走査顕微鏡１は、光電変換素子５１から出力された検出信号と、第１の走査光学ユニット２１の第１のガルバノミラー２１Ａ，２１Ｂの制御情報とに基づいて、被検体１３の断面５７における蛍光画像を取得することができる。さらに、レーザ走査顕微鏡１は、被検体１３に対する断面５７の位置を光軸方向に変えながら上記蛍光画像を取得することにより、被検体１３の立体的な蛍光像を取得することができる。
【００６３】
上記の構成によれば、所定波長の光線のみを合成するダイクロイックミラー等と比較して、合成できる光線の波長自由度が高いＡＯＴＦ３３が用いられているため、少なくとも１以上の波長を有する刺激光の光路を、複雑な構成を用いることなく、励起光の光路に容易に合成することができる。
つまり、ＡＯＴＦ３３は、その結晶体３９に励起される超音波（弾性波）の周波数を変えることにより合成（回折）する光線の波長の変化に対応できるため、本実施形態の光学装置７では、少なくとも１以上の波長を有する刺激光の光路を励起光の光路に容易に合成することができる。
【００６４】
さらに、上記ダイクロイックミラー等を複数用いる特許文献１に記載の光学系は、複数のダイクロイックミラー等の配置角度等について調整する必要があるのに対して、本実施形態の本実施形態の光学装置７は、一つのＡＯＴＦ３３の配置位置等を調整するだけで、刺激光の波長が変更された場合でも、刺激光の光路を励起光の光路に合成することができる。
【００６５】
また、第２の走査光学系１７により偏向された刺激光と、第１の走査光学系１５により偏向された励起光とが、ＡＯＴＦ３３で合成されて対物レンズ５５に入射されるため、同じ対物レンズ５５の視野内で刺激光と励起光とを独立して偏向させることができる。つまり、刺激光と励起光とを、被検体１３におけるそれぞれ異なる所定の領域に集光させることができる。
【００６６】
ＡＯＴＦ３３は、その結晶体３９に励起される超音波（弾性波）の周波数を変えることにより合成（回折）する光線の波長の変化に対応できるため、一つのＡＯＴＦ３３で第１の走査光学系１５と第２の走査光学系１７のそれぞれにおいて使用される光の波長にかかわらず、両光路を容易に光路合成できる。その結果、第２の走査光学系１７で用いる刺激光の波長に対応したダイクロイックミラーを配置する必要がある特許文献１に記載の光学系と比較して、ＡＯＴＦ３３は一つで異なる波長の刺激光を用いる複数の第２の走査光学系１７に対応できるため、光学装置７の構成を簡単にすることができる。
【００６７】
なお、上述の実施形態のように、音響光学素子としてＡＯＴＦ３３を用いてもよいし、音響光学変調器（ＡＯＭ）を用いてもよいし、音響光学偏向器（ＡＯＤ）であってもよく、特に限定するものではない。いずれの音響光学素子を用いても、第１の走査光学系１５と第２の走査光学系１７の光路を合成できるからである。
【００６８】
なお、上述の実施形態のように、刺激光は第２の走査光学ユニット２９の第２のガルバノミラー２９Ａ，２９Ｂによって、被検体１３における刺激すべき領域を走査されるだけでなく、刺激すべき領域が微小な点であれば、所望の位置で第２のガルバノミラー２９Ａ，２９Ｂを固定して刺激光を微小な一点に照射するようにしてもよい。
【００６９】
〔第１の実施形態の第１変形例〕
次に、本発明の第１の実施形態の第１変形例について図３を参照して説明する。
本変形例のレーザ走査顕微鏡の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、光学装置の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図３を用いて光学装置周辺のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図３は、本変形例におけるレーザ走査顕微鏡の光学装置近傍の構成を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素に対しては、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７０】
レーザ走査顕微鏡１０１は、図３に示すように、励起光が入射される第１の走査光学系１５と、光学装置１０７と、対物レンズ５５とを備えている。
光学装置１０７は、入射された刺激光を偏向させるとともに、偏向された刺激光の光路と、励起光の光路とを合成するものである。光学装置１０７は、３つの異なる波長の刺激光が入射される第２の走査光学系（刺激光用走査光学系）１１７と、ＡＯＦＴ３３とを備えている。
【００７１】
第２の走査光学系１１７は、入射された３つの異なる波長の刺激光を偏向するものである。
第２の走査光学系１１７に入射される刺激光は、第１の刺激光と、第２の刺激光と、第３の刺激光であって、それぞれ波長が異なる光である。刺激光は第２の走査光学系１１７に偏向されることにより、被検体１３の所定領域に照射される。
【００７２】
第２の走査光学系１１７は、第１のダイクロイックミラー１１８Ａと、第２のダイクロイックミラー１１８Ｂと、第３のミラー１１８Ｃと、第２の走査光学ユニット２９と、ＡＯＴＦ３３と、を備えている。
【００７３】
第１のダイクロイックミラー１１８Ａは、第１の刺激光を透過する一方、第２の刺激光および第３の刺激光を反射するものであって、第１の刺激光の光路と、第２および第３の刺激光の光路と、を合成するものである。
第２のダイクロイックミラー１１８Ｂは、第２の刺激光を反射する一方、第３の刺激光を透過するものであって、第２の刺激光の光路と、第３の刺激光の光路とを合成するものである。
第３のミラー１１８Ｃは、第３の刺激光を反射するものである。
【００７４】
第２の走査光学ユニット２９は、光路合成された３つの異なる波長の刺激光を偏向することにより、各刺激光を被検体１３の所定領域に入射させるものである。第２の走査光学ユニット２９は、第１のダイクロイックミラー１１８ＡとＡＯＴＦ３３との間に配置されている。
【００７５】
ＡＯＴＦ３３には、ＡＯＴＦ３３の結晶体３９に励起される超音波（音響波、弾性波）を制御する制御部（信号生成部）１４３が配置されている。制御部１４３は、超音波を制御する変調信号を生成する信号生成部１４３Ａと、変調信号に基づいて高周波電圧を発生する高周波発信器１４３Ｂと、を備えている。制御部１４３の高周波発信器１４３Ｂは、各刺激光を回折させる超音波を励起させる３つの異なる周波数の高周波電圧を発生させている。
また、制御部４３の信号生成部１４３Ａは、高周波発信器１４３Ｂに上記超音波を励起させる３つの異なる変調信号を生成している。
【００７６】
次に、上記の構成からなるレーザ走査顕微鏡１０１における作用について説明する。
励起光が第１の光源３（図１参照）から出射され、被検体１３に照射されるまでの作用、および、被検体１３から励起された蛍光が光電変換素子５１（図１参照）に検出されるまでの作用は、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００７７】
第１の刺激光、第２の刺激光および第３の刺激光は、図３に示すように、それぞれ第１のダイクロイックミラー１１８Ａ、第２のダイクロイックミラー１１８Ｂおよび第３のミラー１１８Ｃに入射される。
第１の刺激光は、第１のダイクロイックミラー１１８Ａを透過してＡＯＴＦ３３に入射される。第２の刺激光は、第２のダイクロイックミラー１１８Ｂにより第１のダイクロイックミラー１１８Ａに向かって反射され、更に第１のダイクロイックミラー１１８ＡによりＡＯＴＦ３３に向かって反射される。第３の刺激光は、第３のミラー１１８Ｃにより第２のダイクロイックミラー１１８Ｂに向かって反射される。反射された第３の刺激光は、第２のダイクロイックミラー１１８Ｂを透過して第１のダイクロイックミラー１１８ＡによりＡＯＴＦ３３に向かって反射される。
【００７８】
ＡＯＴＦ３３には、光路合成された第１の刺激光、第２の刺激光および第３の刺激光が入射される。各刺激光は、制御部１４３からの高周波電圧信号に応じてＡＯＴＦ３３において回折され、励起光とともに対物レンズ５５に入射される。
制御部１４３は、第１の刺激光、第２の刺激光および第３の刺激光に対応した３種の周波数の高周波電圧をＡＯＴＦ３３のトランデューサ３７に入力している。トランデューサ３７は、高周波電圧の各周波数に応じた超音波を結晶体３９に励起する。結晶体３９には、各刺激光に対応した周期を持つ屈折率の周期構造が形成され、各刺激光はＡＯＴＦ３３において回折され、励起光とともに対物レンズ５５に入射される。
【００７９】
また、制御部１４３からＡＯＴＦ３３へ入力する高周波電圧を適宜に変更することによって、３種の刺激光のうち、どの刺激光をどの程度の強さで被検体１３（標本）へ照射するかを自在に調節できる。例えば、第１の刺激光だけを被検体１３に照射したい場合は、第１の刺激光の波長に対応する周波数の高周波電圧だけをＡＯＴＦ３３に入力すればよく、第１と第２の刺激光を照射したい場合は、第１と第２のそれぞれの刺激光の波長に対応する高周波電圧を入力すればよい。
さらに、複数種類の刺激光を照射する場合に、それぞれの波長に対応する高周波電圧の強度（振幅）を適宜に調節することで、被検体１３に照射される刺激光の強度も自在に調節できる。
以後の作用は、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００８０】
上記の構成によれば、所定波長の光線のみを合成するダイクロイックミラー等と比較して、合成できる光線の波長自由度が高いＡＯＴＦ３３が用いられているため、第１の刺激光、第２の刺激光および第３の刺激光の光路を、複雑な構成を用いることなく、励起光の光路に容易に合成することができる。
つまり、ＡＯＴＦ３３は、その結晶体３９に励起される超音波（弾性波）の周波数を変えることにより合成（回折）する光線の波長の変化に対応できるため、本変形例の光学装置１０７では、第１の刺激光、第２の刺激光および第３の刺激光の光路を励起光の光路に容易に合成することができる。
【００８１】
さらに、上記ダイクロイックミラー等を複数用いる特許文献１に記載の光学系は、複数のダイクロイックミラー等の配置角度等について調整する必要があるのに対して、本実施形態の本変形例の光学装置１０７は、一つのＡＯＴＦ３３の配置位置等を調整するだけで、少なくとも１以上の波長を有する刺激光の光路を励起光の光路に合成することができる。
【００８２】
また、第２の走査光学系１０７により偏向された刺激光と、第１の走査光学系１５により偏向された励起光とが、ＡＯＴＦ３３に入射されるため、刺激光と励起光とを独立して偏向させることができる。つまり、第１の刺激光、第２の刺激光、第３の刺激光および励起光を、被検体１３におけるそれぞれ異なる所定の領域に集光させることができる。
【００８３】
なお、上述の変形例のように、刺激光は第２の走査光学ユニット２９の第２のガルバノミラー２９Ａ，２９Ｂ（図１参照。）によって、被検体１３における刺激すべき領域を走査されるだけでなく、刺激すべき領域が微小な点であれば、所望の位置で第２のガルバノミラー２９Ａ，２９Ｂを固定して刺激光を微小な一点に照射するようにしてもよい。
【００８４】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図４および図５を参照して説明する。
本実施形態のレーザ走査顕微鏡の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、光学装置の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図４および図５を用いて光学装置周辺のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図４は、本実施形態におけるレーザ走査顕微鏡の光学装置近傍の構成を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素に対しては、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００８５】
レーザ走査顕微鏡２０１は、図４に示すように、励起光が入射される第１の走査光学系（観察光学系）２１５と、光学装置２０７と、第３のリレーレンズ系２１９と、対物レンズ５５とを備えている。
【００８６】
第１の走査光学系２１５は、入射された励起光を偏向するとともに、偏向された励起光を対物レンズ５５に入射させるものである。励起光は第１の走査光学系２１５に偏向されることにより、被検体１３上を走査される。第１の走査光学系２１５は、ダイクロイックミラー１９（図１参照。）と、第１の走査光学ユニット２１と、第１のリレーレンズ系２２３と、を備えている。
【００８７】
第１の走査光学ユニット２１は、励起光を偏向することにより、励起光を被検体１３上で走査させるものである。第１の走査光学ユニット２１は、ダイクロイックミラー１９と第１のリレーレンズ系２２３との間であって、対物レンズ５５の瞳１１Ｒと共役な位置２１Ｒに配置されている。
【００８８】
第１のリレーレンズ系２２３は、偏向された励起光をＡＯＴＦ３３へ入射させるものである。第１のリレーレンズ系２２３は、第１の走査光学ユニット２１と第３のリレーレンズ系２１９との間に配置され、第１の走査光学ユニット２１の配置位置２１Ｒが対物レンズ５５の瞳１１Ｒと共役な位置になるように配置されている。
【００８９】
光学装置２０７は、入射された励起光および刺激光をそれぞれ偏向させるものである。光学装置２０７は、刺激光が入射される第２の走査光学系（刺激光用走査光学系）２１７と、ＡＯＴＦ３３とを備えている。
【００９０】
第２の走査光学系２１７は、入射された刺激光を偏向するとともに、偏向された刺激光の光路と、偏向された励起光の光路とを合成するものである。刺激光は第２の走査光学系２１７に偏向されることにより、被検体１３の所定領域に照射される。第２の走査光学系２１７は、第２の走査光学ユニット２９と、第２のリレーレンズ系２３１と、を備えている。
【００９１】
第２の走査光学ユニット２９は、刺激光を偏向することにより、刺激光を被検体１３の所定領域に入射させるものである。第２の走査光学ユニット２９は、第２の光源５（図１参照）と第２のリレーレンズ系２３１との間であって、対物レンズ５５の瞳１１Ｒと共役な位置２９Ｒに配置されている。
【００９２】
第２のリレーレンズ系２３１は、偏向された励起光をＡＯＴＦ３３へ入射させるものである。第２のリレーレンズ系２３１は、第２の走査光学ユニット２９とＡＯＴＦ３３との間に配置され、第２の走査光学ユニット２９の配置位置が対物レンズ５５の瞳１１Ｒと共役な位置２９Ｒになるように配置されている。
【００９３】
ＡＯＴＦ３３は、第１の走査光学系２１５の光路と第２の走査光学系２１７の光路とを合成するものである。ＡＯＴＦ３３は、対物レンズ５５の瞳１１Ｒと共役な位置３３Ｒに配置されている。
【００９４】
第３のリレーレンズ系２１９は、図１における第３リレー光学系５３に相当するもので、対物レンズ５５の瞳１１ＲをＡＯＴＦ３３へリレーする。
第３のリレーレンズ系２１９は、ＡＯＴＦ３３と対物レンズ５５との間に配置され、ＡＯＴＦ３３の配置位置が対物レンズ５５の瞳１１Ｒと共役な位置３３Ｒになるように瞳１１Ｒをリレーする。
【００９５】
次に、上記の構成からなるレーザ走査顕微鏡２０１における作用について説明する。
なお、第１の実施形態と同様の部分はその説明を省略する。
【００９６】
図５は、図４の光学装置における光線の状態を示す模式図である。
第１の走査光学系２１５に入射された励起光は、図５に示すように、対物レンズ５５の瞳１１Ｒと共役な位置２１Ｒに配置された第１の走査光学ユニット２１において偏向されて第１のリレーレンズ系２２３に入射される。第１のリレーレンズ系２２３に入射された励起光は、対物レンズ５５の瞳１１Ｒと共役な位置３３Ｒに配置されたＡＯＴＦ３３に入射される。
【００９７】
偏向された励起光は、偏向前と比較してＡＯＴＦ３３の同じ領域に入射する一方、ＡＯＴＦ３３に対して異なる入射角で入射する。
ＡＯＴＦ３３に入射された励起光は、対物レンズ５５に入射され、被検体１３に集光される。
【００９８】
一方、第２の走査光学系２１７に入射された刺激光は、対物レンズ５５の瞳１１Ｒと共役な位置２９Ｒに配置された第２の走査光学ユニット２９において偏向されて第２のリレーレンズ系２３１に入射される。第２のリレーレンズ系２３１に入射された刺激光は、対物レンズ５５の瞳１１Ｒと共役な位置３３Ｒに配置されたＡＯＴＦ３３に入射される。
【００９９】
偏向された刺激光は、偏向前と比較してＡＯＴＦ３３の同じ領域に入射する一方、ＡＯＴＦ３３に対して異なる入射角で入射する。
ＡＯＴＦ３３に入射された刺激光は、回折されて励起光とともに対物レンズ５５に入射され、被検体１３に集光される。
【０１００】
上記の構成によれば、刺激光が偏向された場合に、刺激光のＡＯＴＦ３３への入射位置は変動せず、刺激光の入射角のみが変動する。そのため、ＡＯＴＦ３３が対物レンズ５５の瞳１１Ｒと共役な位置３３Ｒに配置されていない場合と比較して刺激光の入射角のみが変動するだけなので、刺激光の光路を励起光の光路に容易に合成できる。
【０１０１】
なお、上述の実施形態のように、刺激光は第２の走査光学ユニット２９の第２のガルバノミラー２９Ａ，２９Ｂ（図１参照。）によって、被検体１３における刺激すべき領域を走査されるだけでなく、刺激すべき領域が微小な点であれば、所望の位置で第２のガルバノミラー２９Ａ，２９Ｂを固定して刺激光を微小な一点に照射するようにしてもよい。
【０１０２】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図６および図７を参照して説明する。
本実施形態のレーザ走査顕微鏡の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、光学装置の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図６および図７を用いて光学装置周辺のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図６は、本実施形態におけるレーザ走査顕微鏡の光学装置近傍の構成を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素に対しては、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１０３】
レーザ走査顕微鏡３０１は、図６に示すように、励起光が入射される第１の走査光学系（観察光学系）３１５と、光学装置３０７と、第３のリレーレンズ系３１９と、対物レンズ５５とを備えている。
【０１０４】
第１の走査光学系３１５は、入射された励起光を偏向するとともに、偏向された励起光を対物レンズ５５に入射させるものである。励起光は第１の走査光学系３１５に偏向されることにより、被検体１３上を走査される。第１の走査光学系３１５は、ダイクロイックミラー１９（図１参照。）と、第１の走査光学ユニット２１と、第１のリレーレンズ系３２３と、を備えている。
【０１０５】
第１の走査光学ユニット２１は、励起光を偏向することにより、励起光を被検体１３上で走査させるものである。第１の走査光学ユニット２１は、ダイクロイックミラー１９と第１のリレーレンズ系３２３との間であって、対物レンズ５５の瞳１１Ｒと共役な位置２１Ｒに配置されている。
【０１０６】
第１のリレーレンズ系３２３は、偏向された励起光をＡＯＴＦ３３へ入射させるものである。第１のリレーレンズ系３２３は、第１の走査光学ユニット２１と第３のリレーレンズ系３１９との間に配置され、第１の走査光学ユニット２１の配置位置２１Ｒが対物レンズ５５の瞳１１Ｒと共役な位置になるように配置されている。
【０１０７】
光学装置３０７は、刺激光を偏向させて対物レンズ５５の光路へ導入させるものである。光学装置３０７は、刺激光が入射される第２の走査光学系（刺激光用走査光学系）３１７と、ＡＯＴＦ３３とを備えている。
【０１０８】
第２の走査光学系３１７は、入射された刺激光を偏向するとともに、偏向された刺激光の光路と、偏向された励起光の光路とを合成するものである。刺激光は第２の走査光学系３１７に偏向されることにより、被検体１３の所定領域に照射される。第２の走査光学系２１７は、第２の走査光学ユニット２９と、第２のリレーレンズ系３３１と、を備えている。
【０１０９】
第２の走査光学ユニット２９は、刺激光を偏向することにより、刺激光を被検体１３の所定領域に入射させるものである。第２の走査光学ユニット２９は、第２の光源５と第２のリレーレンズ系３３１との間であって、対物レンズ５５の瞳１１Ｒと共役な位置２９Ｒに配置されている。
【０１１０】
第２のリレーレンズ系３３１は、偏向された励起光をＡＯＴＦ３３へ入射させるものである。第２のリレーレンズ系３３１は、第２の走査光学ユニット２９とＡＯＴＦ３３との間に配置され、第２の走査光学ユニット２９の配置位置が対物レンズ５５の瞳１１Ｒと共役な位置２９Ｒになるように配置されている。
【０１１１】
ＡＯＴＦ３３は、第１の走査光学系３１５の光路と第２の走査光学系１７の光路とを合成するものである。ＡＯＴＦ３３は、対物レンズ５５の焦点位置（観察断面）と共役な位置３３Ｍに配置されている。
【０１１２】
第３のリレーレンズ系３１９は、図１における第３リレー光学系５３に相当するもので、対物レンズ５５により集光された標本からの光をＡＯＴＦ３３へ結像させるものでる。
第３のリレーレンズ系３１９は、偏向された励起光および刺激光を対物レンズ５５に入射させるものである。第３のリレーレンズ系３１９は、ＡＯＴＦ３３と対物レンズ５５との間に配置され、ＡＯＴＦ３３の配置位置が対物レンズ５５の焦点位置と共役な位置３３Ｍになるように対物レンズ５５からの光を結像させる。
【０１１３】
次に、上記の構成からなるレーザ走査顕微鏡３０１における作用について説明する。
なお、第１の実施形態と同様の部分は、その説明を省略する。
【０１１４】
図７は、図６の光学装置における光線の状態を示す模式図である。
第１の走査光学系３１５に入射された励起光は、図６に示すように、第１の走査光学ユニット２１において偏向されて第１のリレーレンズ系３２３に入射される。第１のリレーレンズ系３２３に入射された励起光は、対物レンズ５５の焦点位置と共役な位置３３Ｍに配置されたＡＯＴＦ３３に入射される。
【０１１５】
偏向された励起光は、平行移動してＡＯＴＦ３３に入射する。つまり励起光は、偏向前と比較して、ＡＯＴＦ３３に対して同じ入射角で入射する一方、ＡＯＴＦ３３の異なる領域に入射する。
ＡＯＴＦ３３に入射された励起光は、対物レンズ５５に入射され、被検体１３に集光される。
【０１１６】
一方、第２の走査光学系３１７に入射された刺激光は、第２の走査光学ユニット２９において偏向されて第２のリレーレンズ系３３１に入射される。第２のリレーレンズ系３３１に入射された刺激光は、対物レンズ５５の焦点位置と共役な位置３３Ｍに配置されたＡＯＴＦ３３に入射される。
【０１１７】
偏向された刺激光は、平行移動してＡＯＴＦ３３に入射する。つまり刺激光は、偏向前と比較して、ＡＯＴＦ３３に対して同じ入射角で入射する一方、ＡＯＴＦ３３の異なる領域に入射する。
ＡＯＴＦ３３に入射された刺激光は、回折されて励起光とともに対物レンズ５５に入射され、被検体１３に集光される。
【０１１８】
上記の構成によれば、刺激光が偏向された場合に、ＡＯＴＦ３３に入射する刺激光の入射角は変動せず、入射位置が平行移動するのみである。そのため、ＡＯＴＦ３３が対物レンズ５５の焦点位置と共役な位置３３Ｍに配置されていない場合と比較して刺激光の入射位置が平行移動するだけなので、刺激光の光路を励起光の光路に容易に合成できる。
ＡＯＴＦ３３は、光線の入射角の許容範囲が狭いため、ＡＯＴＦ３３が対物レンズ５５の瞳と共役な位置に配置されている場合と比較して、刺激光の入射角の変動が少ないことから、刺激光の光路を励起光の光路に容易に合成できる。
【０１１９】
なお、上述の実施形態のように、刺激光は第２の走査光学ユニット２９の第２のガルバノミラー２９Ａ，２９Ｂ（図１参照。）によって、被検体１３における刺激すべき領域を走査されるだけでなく、刺激すべき領域が微小な点であれば、所望の位置で第２のガルバノミラー２９Ａ，２９Ｂを固定して刺激光を微小な一点に照射するようにしてもよい。
【０１２０】
〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について図８を参照して説明する。
本実施形態のレーザ走査顕微鏡の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、光学装置の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図８を用いて光学装置周辺のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図８は、本実施形態におけるレーザ走査顕微鏡の光学装置近傍の構成を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素に対しては、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１２１】
レーザ走査顕微鏡４０１は、図８に示すように、励起光が入射される第１の走査光学系１５と、光学装置４０７と、対物レンズ５５とを備えている。
光学装置４０７は、刺激光をそれぞれ偏向させて対物レンズ５５の光路へ導入させるものである。光学装置４０７は、第１の刺激光および第２の刺激光が入射される第２の走査光学系（刺激光用走査光学系）４１７と、ＡＯＤ３４とを備えている。
【０１２２】
第２の走査光学系４１７は、入射された第１および第２の刺激光を独立して偏向するものである。第１および第２の刺激光は第２の走査光学系４１７に偏向されることにより、被検体１３の所定領域に照射される。第２の走査光学系４１７は、第２の走査光学ユニット２９と、第３の走査光学ユニット（刺激光偏向部）４２９と、を備えている。
ここで、第１の刺激光と第２の刺激光とは互いに波長が異なる光である。
【０１２３】
第２の走査光学ユニット２９は、第１の刺激光を偏向することにより、第１の刺激光を被検体１３の所定領域に入射させるものである。一方、第３の走査光学ユニット４２９は、第２の刺激光を偏向することにより、第２の刺激光を被検体１３の所定領域に入射させるものである。
【０１２４】
第３の走査光学ユニット４２９には、第２の走査光学ユニット２９と同様に、２つの第３のガルバノミラー（図示せず）が備えられ、第２の刺激光は、２つの第３のガルバノミラーにより互いに直交する一および他の方向へ偏向される。
【０１２５】
ＡＯＤ３４には、ＡＯＤ３４の結晶体３９に励起される超音波（音響波、弾性波）を制御する制御部（信号生成部）４４３が配置されている。制御部４４３は、超音波を制御する変調信号を生成する信号生成部４４３Ａと、変調信号に基づいて高周波電圧を発生する高周波発信器４４３Ｂと、を備えている。制御部４４３の高周波発信器４４３Ｂは、第１の刺激光を回折させる周波数の第１の超音波を励起させる第１の高周波電圧と、第２の刺激光を回折させる周波数の第２の超音波を励起させる第２の高周波電圧とを発生させている。ＡＯＤ３４は、第１および第２の刺激光をともに第１の走査光学系３１５の光路に合成する機能を有する。
【０１２６】
また、制御部４４３の信号生成部４４３Ａは、高周波発信器４４３Ｂに第１および第２の周波数の超音波を励起させる変調信号を生成している。
【０１２７】
次に、上記の構成からなるレーザ走査顕微鏡４０１における作用について説明する。
なお、第１の実施形態と同様な部分は、その説明を省略する。
また、第１走査光学系１５による励起光に対する作用も、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【０１２８】
光学装置４０７の第２の走査光学系４１７に入射された第１の刺激光は、図８に示すように、第２の走査光学ユニット２９において偏向された後に、ＡＯＤ３４に入射される。第１の刺激光のＡＯＤ３４への入射角は、第１の刺激光の波長におけるＡＯＤ３４の１次回折方向に係る入射角である。
一方、第２の走査光学系４１７に入射された第２の刺激光は、第３の走査光学ユニット４２９において偏向されてＡＯＤ３４に入射される。第２の刺激光のＡＯＴＦ３３への入射角は、第２の刺激光の波長におけるＡＯＤ３４の１次回折方向に係る入射角である。
【０１２９】
ＡＯＤ３４に入射された刺激光は、回折されて励起光とともに対物レンズ５５の光路に入射され、被検体１３に集光される。
具体的には、制御部４４３は、第１の刺激光および第２の刺激光に対応した周波数の第１および第２の高周波電圧をＡＯＤ３４のトランデューサ３７に入力している。トランデューサ３７は、第１および第２の高周波電圧の各周波数に応じた第１および第２の超音波を結晶体３９に励起する。結晶体３９には、各刺激光に対応した周期を持つ屈折率の周期構造が形成され、各刺激光はＡＯＤ３４において回折され、励起光とともに対物レンズ５５に入射される。
【０１３０】
上記の構成によれば、ＡＯＤ３４は、その結晶体３９に励起される超音波（弾性波）の周波数に応じて合成（回折）される光の回折角が変化するようにできるため、一つのＡＯＴＦ３３で、第１刺激光および第２刺激光の光路を励起光の光路に容易に合成できる。
ＡＯＴＦ３３に入力させる高周波電圧の強度（振幅）を調整することで、第１、第２の刺激光のそれぞれ所望の強度で標本に照射できる。
【０１３１】
第１の刺激光を偏向する第２の走査光学ユニット２９と、第２の刺激光を偏向する第３の走査光学ユニット４２９とを設けることにより、第１の刺激光および第２の刺激光を別々に偏向させて、同時に被検体１３の異なる所定の領域に集光させ刺激することができる。
【０１３２】
なお、上述の実施形態のように、第１の刺激光は第２の走査光学ユニット２９の第２のガルバノミラー２９Ａ，２９Ｂ（図１参照。）によって、被検体１３における刺激すべき領域を走査されるだけでなく、刺激すべき領域が微小な点であれば、所望の位置で第２のガルバノミラー２９Ａ，２９Ｂを固定して第１の刺激光を微小な一点に照射するようにしてもよい。
また、第２の刺激光についても同様に、第３の走査光学ユニット４２９によって、被検体１３における刺激すべき領域を走査されるだけでなく、刺激すべき領域が微小な点であれば、第２の刺激光を微小な一点に照射するようにしてもよい。
【０１３３】
〔第５の実施形態〕
次に、本発明の第５の実施形態について図９を参照して説明する。
本実施形態のレーザ走査顕微鏡の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、光学装置の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図９を用いて光学装置周辺のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図９は、本実施形態におけるレーザ走査顕微鏡の光学装置近傍の構成を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素に対しては、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１３４】
レーザ走査顕微鏡５０１は、図９に示すように、励起光が入射される第１の走査光学系１５と、光学装置５０７と、対物レンズ５５とを備えている。
光学装置５０７は、刺激光をそれぞれ偏向させて対物レンズ５５の光路へ導入させるものである。光学装置５０７は、第１の刺激光および第２の刺激光が入射される第２の走査光学系（刺激光用走査光学系）５１７と、偏向された第１および第２の刺激光の光路と、偏向された励起光の光路とを合成するＡＯＴＦ３３とを備えている。
【０１３５】
第２の走査光学系５１７は、入射された第１および第２の刺激光を偏向するものである。第１および第２の刺激光は第２の走査光学系５１７に偏向されることにより、被検体１３の所定領域に照射される。第２の走査光学系５１７は、第２の走査光学ユニット２９と、第３の走査光学ユニット（刺激光偏向部）５２９と、を備えている。
ここで、第１の刺激光と第２の刺激光とは、同じ波長の光であって、互いに直交する直線偏光の一方の偏光と他方の偏光である。本実施形態では、第１の刺激光をｓ偏光に、第２の刺激光をｐ偏光に適用して説明する。
【０１３６】
第２の走査光学ユニット２９は、第１の刺激光を偏向することにより、第１の刺激光を被検体１３の所定領域に入射させるものである。一方、第３の走査光学ユニット５２９は、第２の刺激光を偏向することにより、第２の刺激光を被検体１３の所定領域に入射させるものである。
第３の走査光学ユニット５２９には、第２の走査光学ユニット２９と同様に、２つの第３のガルバノミラー（図示せず）が備えられ、第２の励起光は、２つの第３のガルバノミラーにより互いに直交する一および他の方向へ偏向される。
【０１３７】
ＡＯＴＦ３３には、ＡＯＴＦ３３の結晶体３９に励起される超音波（音響波、弾性波）を制御する制御部４３が配置されている。制御部４３の高周波発信器４３Ｂは、同じ周波数である第１および第２の刺激光を回折させる周波数の超音波を励起させる高周波電圧を発生させている。また、制御部４３の信号生成部４３Ａは、高周波発信器４３Ｂに周波数の超音波を励起させる変調信号を生成している。
【０１３８】
次に、上記の構成からなるレーザ走査顕微鏡５０１における作用について説明する。
なお、第１の実施形態と同様の部分は、その説明を省略する。
また、第１の走査光学系１５による励起光に対する作用も、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【０１３９】
光学装置５０７の第２の走査光学系５１７に入射された第１の刺激光は、図９に示すように、第２の走査光学ユニット２９において偏向された後に、ＡＯＴＦ３３に入射される。第１の刺激光のＡＯＴＦ３３への入射角は、ｓ偏光である第１の刺激光におけるＡＯＴＦ３３の１次回折方向に係る入射角である。
【０１４０】
一方、第２の走査光学系５１７に入射された第２の刺激光は、第３の走査光学ユニット５２９において偏向されてＡＯＴＦ３３に入射される。第２の刺激光のＡＯＴＦ３３への入射角は、ｐ偏光である第２の刺激光におけるＡＯＴＦ３３の１次回折方向に係る入射角である。
【０１４１】
ＡＯＴＦ３３に入射された刺激光は、回折されて励起光とともに対物レンズ５５に入射され、被検体１３に集光される。
具体的には、制御部４３は、同じ周波数の光である第１および第２の刺激光に対応した周波数の高周波電圧をＡＯＴＦ３３のトランデューサ３７に入力している。トランデューサ３７は、高周波電圧の周波数に応じた超音波を結晶体３９に励起する。結晶体３９には、各刺激光に対応した周期を持つ屈折率の周期構造が形成され、各刺激光はＡＯＴＦ３３において回折され、励起光とともに対物レンズ５５に入射される。
【０１４２】
上記の構成によれば、第１の走査光学系１５と第２の走査光学系５１７とを備え、両光路を合成するＡＯＴＦ３３が設けられているため、複雑な構成を用いることなく、複数の走査光学系の光路を容易に光路合成することができる。
第２の走査光学系５１７は、入射された同じ波長を有する第１および第２の刺激光を偏向させること、つまり、同じ波長の各刺激光を独立して走査させることができる。
【０１４３】
ＡＯＴＦ３３は、その結晶体３９に励起される超音波（弾性波）の周波数を変えることにより合成（回折）する光線の波長の変化に対応できるため、一つのＡＯＴＦ３３で同じ波長に係る走査光学系を容易に光路合成できる。
その結果、各波長に対応した複数の偏光ビームスプリッタを配置する必要がある特許文献１に記載の光学系と比較して、ＡＯＴＦ３３は一つで複数の波長に係る走査光学系を光路合成できるため、光学装置５０７の構成を簡単にすることができる。さらに、上記複数の走査光学系の光路を合成するために、複数の偏光ビームスプリッタの配置角度等について調整する必要がある特許文献１に記載の光学系と比較して、一つのＡＯＴＦ３３の配置位置等を調整するだけで上記複数の走査光学系の光路合成できるため、本実施形態の光学装置５０７では光路合成を容易にすることができる。
【０１４４】
第２の走査光学系５１７は、第１の刺激光を偏向する第２の走査光学ユニット２９と、第２の刺激光を偏向する第３の走査光学ユニット５２９と、を備えるため、第１の刺激光と第２の刺激光とを別々に操作することができる。そのため、被検体１３の複数の領域を同時に刺激することができる。
【０１４５】
なお、上述の実施形態のように、第１の刺激光は第２の走査光学ユニット２９の第２のガルバノミラー２９Ａ，２９Ｂ（図１参照。）によって、被検体１３における刺激すべき領域を走査されるだけでなく、刺激すべき領域が微小な点であれば、所望の位置で第２のガルバノミラー２９Ａ，２９Ｂを固定して第１の刺激光を微小な一点に照射するようにしてもよい。
また、第２の刺激光についても同様に、第３の走査光学ユニット５２９によって、被検体１３における刺激すべき領域を走査されるだけでなく、刺激すべき領域が微小な点であれば、第２の刺激光を微小な一点に照射するようにしてもよい。
【０１４６】
〔第６の実施形態〕
次に、本発明の第６の実施形態について図１０を参照して説明する。
本実施形態のレーザ走査顕微鏡の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、光学装置の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１０を用いて光学装置周辺のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図１０は、本実施形態におけるレーザ走査顕微鏡の光学装置近傍の構成を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素に対しては、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１４７】
レーザ走査顕微鏡６０１は、図１０に示すように、励起光が入射される第１の走査光学系１５と、光学装置６０７と、対物レンズ５５とを備えている。
光学装置６０７は、刺激光を偏向させるとともに、偏向された刺激光の光路と、偏向された励起光の光路とを合成するものである。光学装置６０７は、刺激光が入射される第２の走査光学系（刺激光用走査光学系）６１７と、ＡＯＴＦ３３と、光センサ（検出部）６３５と、を備えている。
【０１４８】
第２の走査光学系６１７は、入射された刺激光を偏向するものである。刺激光は第２の走査光学系６１７に偏向されることにより、被検体１３の所定領域に照射される。第２の走査光学系６１７は、第２の走査光学ユニット２９と、を備えている。
【０１４９】
ＡＯＴＦ３３には、ＡＯＴＦ３３の結晶体３９に励起される超音波（音響波、弾性波）を制御する制御部（信号生成部）６４３が配置されている。制御部６４３は、超音波を制御する変調信号を生成する信号生成部６４３Ａと、変調信号に基づいて高周波電圧を発生する高周波発信器６４３Ｂと、を備えている。また、制御部６４３の信号生成部６４３Ａには、光センサ６３５の出力信号が入力されている。
【０１５０】
光センサ６３５はＡＯＴＦ３３を透過した刺激光の強度を検出し、検出した刺激光の強度に基づいた検出信号を出力するものである。光センサ６３５は、ＡＯＴＦ３３を透過した刺激光が入射する位置に配置され、光センサ６３５から出力される検出信号はＡＯＴＦ３３の制御部６４３に入力されている。
なお、光センサ６３５としては、フォトセンサなどの公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
【０１５１】
光センサ６３５には表示部６４５が接続されている。表示部６４５は、光センサ６３５からの検出信号を受け取り、ＡＯＴＦ３３における刺激光の光センサ６３５側への透過率を換算することのよって、対物レンズ５５へ向けて導入された刺激光の強度を表示する。現在、被検体１３へ向けて照射されている刺激光の強度を操作者はモニタすることができる。
【０１５２】
次に、上記の構成からなるレーザ走査顕微鏡６０１における作用について説明する。
なお、レーザ走査顕微鏡６０１の光学装置６０７以外の部分における作用は、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
また、光学装置６０７による励起光に対する作用も、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【０１５３】
光学装置６０７の第２の走査光学系６１７に入射された刺激光は、図１０に示すように、第２の走査光学ユニット２９において偏向された後に、ＡＯＴＦ３３に入射される。刺激光のＡＯＴＦ３３への入射角は、刺激光におけるＡＯＴＦ３３の１次回折方向に係る入射角である。ＡＯＴＦ３３に入射された刺激光の大半は、回折されて励起光とともに対物レンズ５５に入射され、被検体１３に集光される。
【０１５４】
一方、ＡＯＴＦ３３に入射された刺激光の一部は、回折されずにＡＯＴＦ３３を透過して光センサ６３５に入射する。光センサ６３５は入射した刺激光の強度を検出し、刺激光の強度に応じた検出信号を生成する。生成された検出信号は、レーザ走査顕微鏡６０１のパワーモニタ６４５およびＡＯＴＦ３３の制御部６４３に入力される。
【０１５５】
制御部６４３は、入力された検出信号に基づいて、内部の信号生成部６４３Ａから高周波電圧の電圧振幅を変化させる変調信号を生成する。制御部６４３は、生成した変調信号に基づいて高周波発信器６４３Ｂから電圧振幅が制御された高周波電圧を発生する。発生された高周波電圧はＡＯＴＦ３３のトランデューサ３７に入力され、高周波電圧の電圧振幅に応じた振幅の超音波を励起する。
【０１５６】
超音波の振幅が変化すると、結晶体３９に形成される屈折率の周期構造における屈折率が変化する。ＡＯＴＦ３３において回折される刺激光とＡＯＴＦ３３を透過する刺激光との比率が、当該屈折率の変化に伴い変化するため、制御部４３は、被検体１３に入射される刺激光の強度を制御できる。
以後の作用については、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【０１５７】
上記の構成によれば、光センサ６３５が検出したＡＯＴＦ３３を透過した刺激光の強度に基づいて、制御部６４３は変調信号を生成し、ＡＯＴＦ３３に入力させることにより、被検体１３に照射される刺激光の強度を自在に制御できる。
例えば、本実施形態の光学装置６０７は、光センサ６３５に検出された刺激光の強度に基づいて、対物レンズ５５に入射される刺激光の強度を一定に制御することができる。
【０１５８】
なお、上述の実施形態のように、刺激光は第２の走査光学ユニット２９の第２のガルバノミラー２９Ａ，２９Ｂ（図１参照。）によって、被検体１３における刺激すべき領域を走査されるだけでなく、刺激すべき領域が微小な点であれば、所望の位置で第２のガルバノミラー２９Ａ，２９Ｂを固定して刺激光を微小な一点に照射するようにしてもよい。
【０１５９】
〔第７の実施形態〕
次に、本発明の第７の実施形態について図１１を参照して説明する。
本実施形態のレーザ走査顕微鏡の基本構成は、第２の実施形態と同様であるが、第２の実施形態とは、光学装置の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１１を用いて光学装置周辺のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図１１は、本実施形態におけるレーザ走査顕微鏡の光学装置近傍の構成を説明する模式図である。
なお、第２の実施形態と同一の構成要素に対しては、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１６０】
レーザ走査顕微鏡７０１は、図１１に示すように、励起光が入射される第１の走査光学系２１５と、光学装置７０７と、第３のリレーレンズ系２１９と、対物レンズ５５とを備えている。
光学装置７０７は、入射された刺激光をそれぞれ偏向させるとともに、偏向された刺激光の光路と、偏向された励起光の光路とを合成するものである。光学装置７０７は、刺激光が入射される第２の走査光学系（刺激光用走査光学系）７１７と、ＡＯＴＦ３３とを備えている。
【０１６１】
第２の走査光学系７１７は、入射された刺激光を偏向するものである。刺激光は第２の走査光学系７１７に偏向されることにより、被検体１３の所定領域に照射される。第２の走査光学系２１７は、第２の走査光学ユニット（偏向音響光学素子）７２９と、第２のリレーレンズ系２３１と、を備えている。
【０１６２】
第２の走査光学ユニット７２９は、刺激光を偏向することにより、刺激光を被検体１３の所定領域に入射させるものである。第２の走査光学ユニット２９は、第２の光源５と第２のリレーレンズ系３１との間であって、対物レンズ５５の瞳１１Ｒと共役な位置２９Ｒに配置されている。
ここで、第２の走査光学ユニット７２９としては、音響光学偏光器（以下、ＡＯＤと表記する。）を用いている。第２の走査光学ユニット７２９における刺激光の偏光方向は、ＡＯＴＦ３３における刺激光の回折方向に対して直交する方向（図１１において紙面に対して垂直な面内方向）である。
【０１６３】
ＡＯＴＦ３３には、ＡＯＴＦ３３の結晶体３９に励起される超音波（音響波、弾性波）を制御する制御部（信号生成部）７４３が配置されている。制御部７４３は、超音波を制御する変調信号を生成する信号生成部７４３Ａと、変調信号に基づいて高周波電圧を発生する高周波発信器７４３Ｂと、を備えている。また、制御部７４３の信号生成部７４３Ａは、刺激光の回折方向に応じた変調信号を生成している。
【０１６４】
次に、上記の構成からなるレーザ走査顕微鏡７０１における作用について説明する。
なお、レーザ走査顕微鏡７０１の光学装置７０７以外の部分における作用は、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
また、光学装置７０７による励起光に対する作用も、第２の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【０１６５】
第２の走査光学系７１７に入射された刺激光は、第２の走査光学ユニット７２９において偏向されて第２のリレーレンズ系２３１に入射される。第２のリレーレンズ系２３１に入射された刺激光はＡＯＴＦ３３に入射される。
ＡＯＴＦ３３に入射された刺激光は、所定方向へ回折されて励起光とともに対物レンズ５５に入射され、被検体１３に集光される。
以後の作用については、第２の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。
【０１６６】
上記の構成によれば、刺激光はＡＯＴＦ３３により、互いに交差する一の方向に偏向され、ＡＯＤである第２の走査光学ユニット７２９により、互いに交差する他の方向に偏向される。そのため、刺激光を、互いに交差する一および他の方向へ走査させることができる。
偏向された励起光および刺激光はＡＯＴＦ３３に入射されることから、偏向された励起光および刺激光は光路合成された上で対物レンズ５５に入射され、被検体１３の異なる所定領域に集光される。刺激光は上記一および他の方向へ走査されるため、被検体１３における刺激光が集光する領域は上記一および他の方向からなる面の上を走査される。
【０１６７】
なお、上述の実施形態のように、刺激光は第２の走査光学ユニット７２９およびＡＯＴＦ３３によって、被検体１３における刺激すべき領域を走査されるだけでなく、刺激すべき領域が微小な点であれば、刺激光を微小な一点に照射するようにしてもよい。
【０１６８】
〔第８の実施形態〕
次に、本発明の第８の実施形態について図１２を参照して説明する。
本実施形態は、本発明による光学装置を、通常の落射照明を用いた光学顕微鏡に適用したものである。
光学顕微鏡８０１は、顕微鏡本体８０５と、照明光を出射する落射照明用ランプハウス８０３と、照明光を被検体１３に向けて導く落射投光管８１３と、刺激用レーザ光を出射する光学装置８０７と、被検体１３からの反射光や蛍光などの観察光の観察に用いられる観察鏡筒８０９と、を備えている。
【０１６９】
顕微鏡本体８０５は、被検体１３に対向配置される対物レンズ５５と、被検体１３が
載置される標本ステージ５８と、を備えている。
落射照明用ランプハウス８０３は、落射投光管８１３の端部に取り付けられる。落射照明用ランプハウス８０３には、照明光を出射する水銀ランプ（第１の光源）が設けられている。
落射投光管８１３は、顕微鏡光軸８０１ａ上に配置されるビームスプリッタ８１９を備えており、顕微鏡本体８０５と観察鏡筒８０９との間に設けられている。
【０１７０】
ビームスプリッタ８１９としては、例えばハーフミラーやダイクロイックミラーなどを用いることができる。ビームスプリッタ８１９は、落射照明用ランプハウス８０３からの照明光を反射する機能を果たしている。また、被検体１３からの観察光を透過させる機能を果たすとともに、光学装置８０７からの刺激光を透過させる機能も果たしている。
【０１７１】
光学装置８０７は、第２の光源５と、第２の走査光学系８１７と、ＡＯＴＦ３３と、を備えている。光学装置８０７は、落射投光管８１３と観察鏡筒８０９との間に、一つの着脱可能な中間鏡筒ユニットとして取り付けられるものである。
第２の光源５は、被検体１３に照射される刺激用レーザ光を発するものである。
第２の走査光学系８１７は、刺激用レーザ光（以後、刺激光と表記する。）を偏向させて走査するものであって、走査光学ユニット２９（具体的には第２のガルバノミラー２９Ａ，２９Ｂ（図１参照。））と、図示しないレンズ系と、を備えている。
【０１７２】
ＡＯＴＦ３３は、顕微鏡光軸８０１ａ上に配置され、光学装置８０７の刺激光を顕微鏡の光路に合成する。ＡＯＴＦ３３は、刺激光の波長のみを回折するように制御されるので、被検体１３からの観察光はそのまま透過される。
【０１７３】
観察鏡筒８０９は、結像レンズ５６と、接眼光学系８４７と、切替光学系８４５と、を備えている。切替光学系８４５の光路上には、被検体１３の像を撮像するカメラ８４９が取り付けられている。
結像レンズ５６は、被検体１３からの観察光の像を観察者が視認できるように、または、カメラ８４５が観察光の像を撮像できるように結像するものである。
接眼光学系８４７は、被検体１３からの観察光を観察者が視認できるようにするものである。
【０１７４】
切替光学系８４５は、被検体１３からの観察光を接眼光学系８４７およびカメラ８４９のいずれかに選択的に導くものである。
カメラ８４９は、被検体１３からの観察光を撮像するものである。
【０１７５】
次に、上記の構成からなる顕微鏡８０１における作用について説明する。
第１の光源８０３から出射された照明光は、図１２に示すように、ビームスプリッタ８１９に入射される。ビームスプリッタ８１９に入射された照明光は、対物レンズ５５に向けて反射される。
【０１７６】
一方、第２の光源５から出射された刺激光は第２の走査光学ユニット２９に入射され、第２の走査光学ユニット２９により所定方向へ偏向される。
偏向された刺激光は、ＡＯＴＦ３３の１次回折方向からＡＯＴＦ３３に入射される。ＡＯＴＦ３３に入射された刺激光は、回折されてビームスプリッタ８１９に向けて出射される。刺激光はビームスプリッタ８１９を透過して、上述した照明光の光路と同一の光路を通って対物レンズ５５に入射される。
【０１７７】
対物レンズ５５に入射された照明光および刺激光は、それぞれ被検体１３に集光される。
照明光は被検体１３における観察領域の全体に照射される一方、刺激光は第２の走査光学ユニット２９により偏向され走査される。例えば、刺激光は、被検体１３における所定領域のみを照射するように走査される。
【０１７８】
被検体１３から反射された照明光や、照明光により励起された蛍光（以下、蛍光等と表記する。）は、刺激光が伝搬した光路を逆向きに伝搬して、観察鏡筒８０９に入射する。
具体的には、蛍光等は、まず対物レンズ５５に入射して、対物レンズ５５からビームスプリッタ８１９に入射する。蛍光等は、ビームスプリッタ８１９を透過してＡＯＴＦ３３に入射する。ＡＯＴＦ３３に入射した蛍光等は、刺激光と波長が異なるためＡＯＴＦ３３を透過して観察鏡筒８０９に入射する。なお、反射された刺激光は、ＡＯＴＦ３３において回折されるため、観察鏡筒８０９には入射しない。
【０１７９】
ＡＯＴＦ３３を透過して観察鏡筒８０９に入射した蛍光等は、切替光学系８４５に入射する。蛍光等は、切替光学系８４５により接眼光学系８４７またはカメラ８４９に入射される。接眼光学系８４７に入射した蛍光等は観察者により観察され、カメラ８４９に入射した蛍光等はカメラ８４９に撮像される。なお、切替光学系８４５は、観察者などの操作により、蛍光等の入射先を選択している。
【０１８０】
上記の構成によれば、照明光を被検体１３に照射する光学顕微鏡８０１に対して、本実施形態の光学装置８０７は容易に着脱可能であるため、光学顕微鏡８０１に光学装置８０７を取り付けるだけで、被検体１３の所望の位置または領域に刺激光を照射して、被検体１３の反応を観察する観察方法が容易に実行可能となる。
光学装置８０７には、第２の走査光学系８１７と、ＡＯＴＦ３３と、が備えられているため、刺激光を走査して被検体１３の所定の位置または領域に集光させることができる。
【０１８１】
なお、上述の実施形態のように、刺激光は第２の走査光学ユニット２９の第２のガルバノミラー２９Ａ，２９Ｂ（図１参照。）によって、被検体１３における刺激すべき領域を走査されるだけでなく、刺激すべき領域が微小な点であれば、所望の位置で第２のガルバノミラー２９Ａ，２９Ｂを固定して刺激光を微小な一点に照射するようにしてもよい。
【０１８２】
図１３は、本実施形態の変形例である。
図１３のように、落射投光管８１３´に対して光学装置８０７´を取り付け可能な構造として構成してもよい。この場合、ＡＯＴＦ３３は、落射投光管８１３´における落射照明の光路に配置されることになるが、ＡＯＴＦ３３が刺激光の波長のみを回折するように制御されるので、落射照明用ランプハウス８０３からの落射照明光はＡＯＴＦ３３をそのまま透過する。
【０１８３】
また、ビームスプリッタ８１９としては、刺激光および落射照明光を反射し、かつ、観察光を透過するものが用いられ、例えばハーフミラーや、ダイクロイックミラーなどが挙げられる。
【０１８４】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
なお、上記の実施の形態においては、本願発明に係る発明である光学装置を顕微鏡に適応して説明したが、その他各種の光学機器にも適応できるものである。
【０１８５】
なお、本発明を上述の各実施形態に適用して実施してもよいし、第４の実施形態、第５の実施形態および第６の実施形態は、第２の実施形態または第３の実施形態と組み合わせて実施してもよく、特に限定するものではない。
【０１８６】
なお、第１の走査光学系（観察光学系）１５，２１５，３１５としては、上述の各実施形態のようなガルバノミラーを用いた第１の走査光学ユニット（走査光学系）２１を備えた共焦点検出光学系を用いてもよいし、ピンホールやスリットなどの微小開口を多数備えたディスクを回転することによって光を走査するディスク走査型光学系でもよく、特に限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１８７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るレーザ走査顕微鏡の構成を説明する概略図である。
【図２】図１の光学装置近傍の構成を説明する模式図である。
【図３】本発明における第１の実施形態の第１変形例におけるレーザ走査顕微鏡の光学装置近傍の構成を説明する模式図である。
【図４】本発明の第２の実施形態におけるレーザ走査顕微鏡の光学装置近傍の構成を説明する模式図である。
【図５】図４の光学装置における光線の状態を示す模式図である。
【図６】本発明の第３の実施形態におけるレーザ走査顕微鏡の光学装置近傍の構成を説明する模式図である。
【図７】図５の光学装置における光線の状態を示す模式図である。
【図８】本発明の第４の実施形態におけるレーザ走査顕微鏡の光学装置近傍の構成を説明する模式図である。
【図９】本発明の第５の実施形態におけるレーザ走査顕微鏡の光学装置近傍の構成を説明する模式図である。
【図１０】本発明の第６の実施形態におけるレーザ走査顕微鏡の光学装置近傍の構成を説明する模式図である。
【図１１】本発明の第７の実施形態におけるレーザ走査顕微鏡の光学装置近傍の構成を説明する模式図である。
【図１２】本発明の第８の実施形態に係る顕微鏡の構成を説明する模式図である。
【図１３】第８の実施形態の変形例の構成を説明する模式図である。
【符号の説明】
【０１８８】
７，１０７，２０７，３０７，４０７，５０７，６０７，７０７，８０７  光学装置
１３  被検体
１５，２１５，３１５  第１の走査光学系（観察光学系）
１７，１１７，２１７，３１７，４１７，６１７，７１７，８１７  第２の走査光学系（刺激光用走査光学系）
２１  第１の走査光学ユニット（走査光学系）
２９  第２の走査光学ユニット（刺激光偏向部）
３３  音響光学変調フィルタ、ＡＯＴＦ（合成音響光学素子）
４３，１４３，４４３，６４３，７４３  制御部（信号生成部）
４３Ａ，１４３Ａ，４４３Ａ，６４３Ａ，７４３Ａ  信号生成部
５５  対物レンズ（対物光学系）
４２９，５２９  第３の走査光学ユニット（刺激光偏向部）
６３５  光センサ（検出部）
７２９  第２の走査光学ユニット（偏向音響光学素子）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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