(57)【要約】【課題】軸外での性能劣化が少なく、観察する物体に影響を及ぼすことの少ない、波面変換素子を用いた走査型光学顕微鏡。【解決手段】光源１１と、そこから発する照明光に任意の波面変換を与える波面変換素子２と、波面変換素子２から発する波面変換後の照明光を互いに直交する方向に走査する光束走査手段３と、光束走査手段３によって進行方向を変えた照明光を物体Ｏに集光する対物レンズ４と、物体Ｏから発する信号光を検出する検出器５３とを備え、対物レンズ４の中で最も物体側にある光学素子が物体に対して位置を固定され、対物レンズ４は物体に対して移動するレンズを含み、その移動と同期して、波面変換素子２を変調するように構成した走査型光学顕微鏡。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源から発する照明光に任意の波面変換を与える波面変換素子と、前記波面変換素子から発する波面変換後の照明光を互いに直交する方向に走査する光束走査手段と、前記光束走査手段によって進行方向を変えた照明光を物体に集光する対物レンズと、前記物体から発する信号光を検出する検出器とを備え、前記対物レンズの中で最も物体側にある光学素子が物体に対して位置を固定され、前記対物レンズは物体に対して移動するレンズを含み、その移動と同期して、前記波面変換素子を変調するように構成したことを特徴とする走査型光学顕微鏡。
【請求項２】
前記光束走査手段が、前記対物レンズの瞳と共役な位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載の走査型光学顕微鏡。
【請求項３】
前記波面変換素子と前記光束走査手段とが互いに共役の位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の走査型光学顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走査型光学顕微鏡に関し、特に、波面変換素子を用いたレーザー走査型顕微鏡等の走査型光学顕微鏡に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばＬＳＭ（レーザー走査型顕微鏡）において、観測する物体の三次元像を得るためには、その物体又は対物レンズを機械的に光軸方向に移動させて、物体内部の各面における光学像を順次取り込んでいく必要があった。しかし、この方法は機械的駆動を必要とするために、位置制御を高い精度と再現性で実現することは困難である。また、物体を移動させる方法においては、物体が大きい場合には高速走査ができない等の問題があった。
【０００３】
さらに、生体物体を観察する際に、対物レンズを物体に直接接触させるか、あるいは、物体を培養液に浸した状態で対物レンズを走査すると、その振動による悪影響を観察する物体に与えることになり、好ましくない。
【０００４】
これらの問題点を解決する方法として、特許文献１記載のアダプティブ光学装置がある。特許文献１のアダプティブ光学装置は、パワーを変化させることのできる光学素子（波面変換素子）を備えた顕微鏡であって、図１６、図１７にその構成図を示す。この先行例では、観察光路及び／又は照明光路内に波面変換素子を有し、その波面変換素子を用いて光学系の焦点距離を変化させると共に、この焦点距離変化に伴って生じる収差も補正するものである。こうすることによって、対物レンズと物体との距離を変えることなく、物体空間での焦点の形成と移動、さらに収差補正を行うことができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１０１９４２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術において、物体で焦点移動を行い、さらに収差補正を行う場合に、対物レンズの軸上での収差を補正するように波面変換素子を変調すると、対物レンズの軸外では収差が生じてしまう。焦点移動を行わない場合には、対物レンズが軸外の光束に対しても、ある程度収差が補正されるように設計されているので、軸上と軸外の光束に対しても収差が補正される場合もある。しかし、焦点の移動が行われると、その移動量に応じて軸上の収差と軸外の収差の違いが大きくなるために、対物レンズの軸上の光束を補正するために変調していると、軸外の収差を十分に補正できず、軸から離れた位置、つまり、物体高が高い所では十分な性能が確保できない場合が多い。
【０００７】
本発明は従来技術のこのような問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、軸外での性能劣化が少なく、観察する物体に影響を及ぼすことの少ない、波面変換素子を用いたレーザー走査型顕微鏡（ＬＳＭ）等の走査型光学顕微鏡を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の走査型光学顕微鏡は、光源と、前記光源から発する照明光に任意の波面変換を与える波面変換素子と、前記波面変換素子から発する波面変換後の照明光を互いに直交する方向に走査する光束走査手段と、前記光束走査手段によって進行方向を変えた照明光を物体に集光する対物レンズと、前記物体から発する信号光を検出する検出器とを備え、前記対物レンズの中で最も物体側にある光学素子が物体に対して位置を固定され、前記対物レンズは物体に対して移動するレンズを含み、その移動と同期して、前記波面変換素子を変調するように構成したことを特徴とするものである。
【０００９】
この場合、光束走査手段が、対物レンズの瞳と共役な位置に配置されていることが望ましい。
【００１０】
また、波面変換素子と光束走査手段とが互いに共役の位置に配置されていることが望ましい。
【００１１】
本発明においては、対物レンズの中で最も物体側にある光学素子が物体に対して位置を固定され、対物レンズは物体に対して移動するレンズを含み、その移動と同期して、波面変換素子を変調するように構成したので、焦点調節と収差補正を移動するレンズと波面変換素子に分担させることができ、補正能力が高まると共に、波面変換素子の変調量が少なくてすむようになり、軸外での性能劣化が少なく、観察する物体に影響を及ぼすことの少ない走査型光学顕微鏡を提供することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の走査型光学顕微鏡の実施形態を示す。なお、以下の説明に用いる図中において、繰り返し用いられる同一の要素には同一の記号を付し、重複する説明は行わない。また、光束が入射してくる方向を前側、出射していく方向を後側とし、光源としてレーザー発振器を用いたレーザ走査型顕微鏡（ＬＳＭ）を用いて説明する。
【００１３】
図１〜図１５を参照して本発明の１実施形態を説明する。
【００１４】
図１はこの実施形態のＬＳＭの全体の構成を示す図であり、この図において、光源としてのレーザー光源１１は照明光を発し、その照明光はコリメータレンズ１２によって平面波に変換される。次に、この照明光はダイクロイックミラー５１を透過した後に、波面変換素子２に入射する。この波面変換素子２は、ミラーの反射面が電気的制御によって制御可能な形状可変ミラー２２で構成され、この形状可変ミラー２２では、後述する所定の波面変換が行われる。波面変換素子２によって波面変換が施された照明光は、その前側焦平面が波面変換素子２と略一致するように配置されている第三のリレー光学系７１に入射する。第三のリレー光学系７１を透過した照明光は、次に第二のリレー光学系７２を透過し、その後側焦平面に配置してある光束走査手段３に入射する。ここで、第三のリレー光学系７１の後側焦平面と第二のリレー光学径７２の前側焦平面が略一致するように配置されているので、光束走査手段３と波面変換素子２とは共役な面となる。
【００１５】
光束走査手段３は互いに直交する２つの軸で回転が可能なジンバルミラーからなり、ジンバルミラーで適切に照明光の向きを変えることで、物体面で互いに直行するｘ方向及びｙ方向に入射する照明光を走査できるようにする。
【００１６】
光束走査手段３で特定の角度に反射された照明光は、第一のリレーレンズ７３に入射し、次に結像レンズ７４に入射し、最後に対物レンズ４を透過することで、物体Ｏに集光する。この対物レンズ４では、対物レンズ４中のレンズの一部が波面変換素子２と連動して移動することで、集光する位置を変化させる。ここで、第一のリレーレンズ７３、結像レンズ７４、対物レンズ４はテレセントリックな光学系で形成され、それぞれの前側焦平面と後側焦平面が略同一となるようになっている。
【００１７】
照明光が集光した物体Ｏからは測定すべき反射光束が発生し、その光束は照明光が通ってきたのと逆向きの光路を進み、対物レンズ４、結像レンズ７４、第一のリレーレンズ７３、光束走査手段３、第二のリレーレンズ７２、第三のリレーレンズ７１と通過し、波面変換素子２で反射される。波面変換素子２で反射された光束は、次にダイクロイックミラー５１で検出すべき特定の波長のみが反射され、集光レンズ５２に入射する。集光レンズ５２の後側焦平面には検出器５３が配置され、目的とする波長が検出される。
【００１８】
本実施形態で用いた第三のリレーレンズ７１、第二のリレーレンズ７２、第一のリレーレンズ７３及び結像レンズ７４、対物レンズ４の具体例の数値データを後記の表１に、さらに、それらの光学系の詳細を図２、特に対物レンズ４については図３に示す。
【００１９】
表１において、波面変換素子２位置での光軸に垂直な面Ｓ１から第三のリレー光学系７１、第二のリレー光学系７２、光束走査手段３、第一のリレーレンズ７３、結像レンズ７４、対物レンズ４、物体Ｏに至る順の光学面の曲率半径をｒ１  、ｒ２  、ｒ３  、…、各光学面間の間隔をｄ１  、ｄ２  、ｄ３  、…、各光学面間の空気以外の媒体（レンズ及び液体）のｄ線の屈折率をｎｄ１、ｎｄ２、ｎｄ３、…、各光学面間の空気以外の媒体（レンズ及び液体）のアッベ数をνｄ１、νｄ２、νｄ３、…としている。なお、図２では区別しやすいように、いくつかの光学面をその面の上記曲率半径を示す記号ｒ１  、ｒ２  、ｒ３  、…で示しており、また、いくつかの光学面間の間隔を上記間隔ｄ１  、ｄ２  、ｄ３  、…で示しており、図３では全ての光学面と光学面間の間隔を同様に示してある。
【００２０】
本実施形態では、図３に示す対物レンズ４中のレンズ間隔ｄ３９とｄ４１が変化し、その間隔間に位置するレンズ４１が移動する。したがって、物体Ｏと直接接しているレンズは移動しないので、レンズ４１の移動に伴う物体Ｏへの影響はほとんどない。
【００２１】
また、本実施形態では、波面変換素子２として電気的に反射面が制御可能な形状可変ミラー２２で、その光軸上の中心が固定されている。反射面の直交座標を（ｘ’，ｙ’，ｚ’）とした場合に、反射面の形状Ｚ’（ｘ’，ｙ’）は次の（１）式に示すような自由曲面とし、その係数Ｃｊ  において、ｊは１５以内とする。
【００２２】
Ｚ’（ｘ’，ｙ’）＝ｃ（ｘ’２  ＋ｙ’２  ）÷［１＋√｛１−（１＋ｋ）ｃ２  （ｘ’２  ＋ｙ’２  ）｝］＋Σ  Ｃｊ  ｘ’ｍ  ｙ’ｎ  ｊ＝｛（ｍ＋ｎ）２  ＋ｍ＋３ｎ｝／２＋１・・・（１）
ここで、（１）式の第１項は球面項、第２項は自由曲面項である。球面項中、
ｃ：頂点の曲率
ｋ：コーニック定数（円錐定数）
である。
【００２３】
ここで、ΔＺの符号は対物レンズ４の焦平面より、対物レンズ４に近い方をマイナス、遠ざかる方向をプラスにとることにする（図３）。また、照明光はｚ’、ｙ’平面内でｚ’軸に対して−４５°の方向から入射するものとする（図２）。また、使用波長は４８８ｎｍとしている。
【００２４】
ΔＺ＝０の位置が対物レンズ４の焦点位置であるために、ΔＺ＝０の位置に照明光を集光させるには、波面変換素子２を平面にしておき、平面波が第三のリレーレンズ７１に入射すればよい。しかし、ΔＺが０でない場合には、第三リレーレンズ７１に入射させる照明光は平面波でなく、補正した波面を入射させる必要がある。波面変換素子２のみを変調して、ΔＺ＝−２５μｍの物体面で、ｙ＝０．０ｍｍ（ｙは物体高となる。）の位置に照明光を収差なく集光させる場合を考える。この場合に、図２に示すＳ１面（波面変換素子２と４５°をなす平面）における仮想的な波面形状のｙ方向の断面は図４（ａ）のようになる。同様に、ΔＺ＝−２５μｍの物体面でｙ＝０．０ｍｍの位置に照明光を収差なく集光させるときに、対物レンズ４中のレンズ４１を、後記の表２に示す値で移動させた場合では、Ｓ１面において必要になる仮想的な波面の形状は図５（ａ）となる。図４（ａ）、図５（ａ）から明らかなように、必要となる波面の光路差が波面変換素子２のみを用いる場合には９μｍである。一方、本実施形態で用いている対物レンズ４中のレンズ４１を移動させる場合には、デフォーカス成分をレンズ移動で補っているため、必要となる波面の光路差は０．５μｍと大変小さくなっている。したがって、波面変換素子２（本実施形態では、形状可変ミラー２２）に大きな変調量が必要ではなくなることが分かる。
【００２５】
次に、物体面でｙ＝０．０ｍｍの位置に収差なく集光させる波面と、それ以外のｙ（物体高）の位置で収差なく集光させるための波面との違いについて、Ｓ１面のｙ方向での違いを平方和として求めた。その結果、波面変換素子２のみを用いた場合を図４（ｂ）に、対物レンズ４中のレンズ４１を移動させた場合を図５（ｂ）に示す。これらのグラフから、波面変換素子２のみを用いて変調を行う場合には、ｙが０から離れる程ｙ＝０．０ｍｍで必要な波面との間の光路差が生じることが分かる。例えばｙ＝０．０８ｍｍでは、波面変換素子２のみの場合には、ｙ＝０．０ｍｍとの平行和は、０．７４×１０−６ｍｍ２  に対して、対物レンズ４中のレンズ４１を移動させた場合には、０．４１×１０−６ｍｍ２  と小さくなっている。これは、対物レンズ４中のレンズ４１を用いてデフォーカス成分を取り除いているので、焦点の位置ずれに伴うその他の収差も小さくすることができるからである。
【００２６】
ΔＺ＝２５μｍの物体面で、ｙ＝０．０ｍｍの位置に照明光を集光させる場合について、波面変換素子２のみを用いて変調するときに、Ｓ１面で必要とされる波面形状のｙ方向の断面を図６（ａ）に、対物レンズ４中のレンズ４１を移動させた場合にＳ１面で必要な波面形状の断面図を図７（ａ）に示す。さらに、ｙ＝０．０ｍｍで必要な波面とその他の領域で必要な波面の違いをぞれぞれ図６（ｂ）、図７（ｂ）に示す。これら、図６、図７からも、対物レンズ４中のレンズ４１を移動させた場合の方が、補正すべき波面の光路差が小さく、補正すべき波面の量も小さいことが分かる。
【００２７】
したがって、対物レンズ４中のレンズ４１の移動と連動して波面変換素子２の変調を適切に行うことで、物体面で広い範囲にわたって収差の補正が可能であることが分かる。また、波面変換素子２の変調と対物レンズ４中のレンズ４１の移動が連動しているので、波面変換素子２に必要とされる変調量が小さく、当然その制御も容易となる。
【００２８】
次に、本実施形態として、波面変換素子２の形状可変ミラー２２を、上述した４次の自由曲面で変形させて最適化を行った場合について説明する。図８（ａ１）〜（ａ３）に対物レンズ４中のレンズ４１を移動させずに、波面変換素子２である形状可変ミラー２２を変調し、ΔＺ＝−２５μｍの位置に照明光を集光するように最適化を行った場合の、形状可変ミラー２２の形状を示す。（ａ１）は形状を示す斜視図、（ａ２）はｘ方向の断面図、（ａ３）はｙ方向の断面図である。形状可変ミラー２２のみを変形させて性能を保とうとすると、上述した理由より、照明光が入射する領域において８．８μｍ程度と大きなミラーの変位が必要となる。一方、対物レンズ４中のレンズ４１を移動させた場合の形状を示す同様の図を図８（ｂ１）〜（ｂ３）に示す。この場合には、形状可変ミラー２２の変位量は０．４μｍ程度と非常に小さくすることが可能となる。
【００２９】
次に、性能の評価として、Ｓｔｒｅｈｌ比を用いて行う。Ｓｔｒｅｈｌ比は、収差が全くない理想的な状態で瞳強度一定、円形開口における点像強度分布の最大強度を１として、現在の点像における最大強度値の比率を表したもので、１より値が下がるに従って収差による影響が生じていることを示している。ΔＺ＝−２５μｍの物体面におけるｙ軸方向の収差の変化としてＳｔｒｅｈｌ比を図９に示す。図９から分かるように、形状可変ミラー２２のみを用いて補正を行ったものに対して、ｙ軸方向の広い範囲にわたってＳｔｒｅｈｌ比の低下が少なく、つまり、物体面での広い領域にわたって良好に収差を補正することが可能なことが分かる。
【００３０】
同様に、ΔＺ＝２５μｍの位置に焦点を合わせた場合について説明する。対物レンズ４中のレンズ４１を移動せずに、波面変換素子２である形状可変ミラー２２を最適化した場合の形状可変ミラー２２の形状を同様の図である図１０（ａ１）〜（ａ３）に示す。また、対物レンズ中４のレンズ４１を連動して移動する場合のミラー形状を同様の図である図１０（ｂ１）〜（ｂ３）に示す。さらに、物体面でのｙ軸方向におけるＳｔｒｅｈｌ比を図１１に示す。図１０を見れば明らかなように、ΔＺ＝−２５μｍの場合と同様で、対物レンズ４中のレンズ４１を移動させない場合には、形状可変ミラー２２の変位量が少なくとも１０μｍ程度必要となる。対物レンズ４の中のレンズ４１を形状可変ミラー２２の変調と連動させて移動する場合には、ミラーの変位量は３．５μｍ程度ですむことが分かる。Ｓｔｒｅｈｌ比に関しては、対物レンズ４の中のレンズ４１を移動させない場合と移動させた場合では、物体面でのｙ軸方向全域にわたって常にレンズ４１の移動を行った方の性能が上であることが分かる。これは、形状可変ミラー２２の変形面として、上述したような自由曲面の関数としているので、補正できる収差についても限界がある。対物レンズ４中のレンズ４１を移動させない場合だと、ΔＺ＝２５μｍの位置に焦点位置を合わせるための形状可変ミラー２２の変形が難しく、その他の収差補正まで十分にできないためである。一方、対物レンズ４中のレンズ４１を連動して移動させると、焦点位置も移動する。したがて、形状可変ミラー２２では主に他の収差について補正を行えばよいことになり、補正能力がレンズ４１を移動させない場合より上回る。
【００３１】
なお、本実施形態における対物レンズ４中のレンズ４１の移動量、及び、形状可変ミラー２２の変形に関する係数は表２に示しておく。
【００３２】
次に、対物レンズ４中の移動するレンズ４１と形状可変ミラー２２の駆動方法について説明する。
【００３３】
図１において、初めに、物体Ｏとして蛍光ビーズを配置しておく。形状可変ミラー２２を平面にし、次に、予め計測に必要な焦平面の位置に物体Ｏである蛍光ビーズを移動させ、検出器５３で検出される光量が最大となるように対物レンズ４中のレンズ４１を移動させる。次に、形状可変ミラー２２を用いて検出器５３で検出される光量が最大となるように形状可変ミラー２２の形状を最適化する。このようにして、観測に必要なΔＺに対する対物レンズ４中のレンズ４１の移動量と、形状可変ミラー２２の形状データ（パラメータＣｊ  ）をコントローラ６１にテーブルとして記憶させておく。実際の計測の際には、このテーブルに従ってレンズ４１の移動量と形状可変ミラー２２の形状を同期させて変調を行う。
【００３４】
また、別な調整方法について、図１２を用いて説明する。図１２では、図１と比較すると、明視野観察を行うための白色光源８１と、ハーフミラー８２と、結像レンズ８３と、明視野観察像を撮影するＣＣＤカメラ８４とが配置されている。初めに、Ｚスキャンを行いながら観測する物体Ｏを配置し、形状可変ミラー２２を平面に設定して、白色光源８１を用いて物体Ｏを照明し、その画像をハーフミラー８２及び結像レンズ８３を介してＣＣＤカメラ８４で撮像する。物体Ｏを移動させながら、同様に撮像を行い、観測したい物体中のＺ方向の位置ΔＺを特定する。次に、物体ＯをΔＺ＝０の位置に戻し、対物レンズ４中のレンズ４１を移動させながら、事前に獲得したΔＺの位置における物体Ｏの画像と比較する。対物レンズ４中のレンズ４１を移動させて最も近いと思われる位置になるまで、対物レンズ４中のレンズ４１の移動量の調整を行う。次に、形状可変ミラー２２を用いて、最も画質が良くなるように形状可変ミラー２２の最適化を行い、形状可変ミラー２２の形状を決定する。これら決定した対物レンズ４中のレンズ４１の移動量と、形状可変ミラー２２の形状に関する係数（Ｃｊ  ）をコントローラー６１に記憶させておく。最終的にレーザを用いた観測を行う際には、作成したテーブルに従ってレンズ４１の移動量と形状可変ミラー２２の形状を同期させて変調を行い、高速で光学性能の高いＺスキャンを実現することが可能となる。
【００３５】
本実施形態では、波面変換素子２として、光軸の中心、つまり、形状可変ミラー２２面のｘ’−ｙ’平面の中心では、変位量は常に０．０ｍｍで、周辺が変形するものを示した。しかし、波面変換素子２である形状可変ミラー２２として、凹面のみあるいは凸面のみ等の制限がある場合もある。例えば、静電タイプのように凹面のみで、変位量を正にできない場合には、図８（ｂ１）〜（ｂ３）や図１０（ａ１）〜（ｂ３）のような変調が不可能となり、Ｚスキャンができない領域が生じてしまう。このような場合には、第三のリレーレンズ７１と第二のリレーレンズ７２との距離を調整することで、形状可変ミラー２２の形状を凹面に保ちつつ、Ｚスキャンが可能となる。
【００３６】
例えば、形状可変ミラー２２として、ｘ’  方向の半径が０．９ｍｍでｙ’  方向の半径が１．２ｍｍ程度の楕円領域が凹面にのみ変形する静電ミラーの場合を説明する。この場合には、形状可変ミラー２２のｘ’＝０，ｙ’＝０の点が０ではなく、負の方向にのみ移動し、ｘ’方向の半径０．９ｍｍ、ｙ’方向の半径１．２ｍｍ程度の周辺では変位が略０．０ｍｍとする。上述した例では、第三のリレーレンズ７１と第二のリレーレンズ７２はテレセントリックな配置となっているが、そのレンズの間隔８０ｍｍ（ｄ４  ）を４０ｍｍ短くする。この配置にすると、ΔＺ＝０における最適な形状は、図１３（ａ１）〜（ａ３）に図８（ａ１）〜（ａ３）と同様の図を示すように、凹面形状となる。さらに、ΔＺ＝−２５μｍの場合に形状可変ミラー２２の変調を行うと、図１４（ａ１）〜（ａ３）に示すようになり、一方、ΔＺ＝２５μｍの場合に対して形状可変ミラー２２の最適化を行うと、図１５（ａ１）〜（ａ３）に示すようになる。つまり、常にミラー全体が凹形状のままで、ΔＺが−２５μｍ〜２５μｍの範囲をスキャンすることが可能となる。
【００３７】
このように、静電タイプで凹面形状のみの変形しかできない場合については、第三のリレーレンズ７１と第二のリレーレンズ７２の間隔を短くし、テレセントリックな配置をずらすようにするとよい。
【００３８】
なお、本実施形態での形状可変ミラーの形状に関する係数を表３に示す。
【００３９】
本発明の上記実施形態では、光束走査手段３と対物レンズ４の瞳とは共役な面に配置されている。光束走査手段３をこの瞳と共役な面に配置しなくとも、本実施形態は実現可能である。しかし、本実施形態のように、瞳と共役な面でｘ，ｙ方向のスキャンを行う方が、光束のケラレもないので、より好ましい。
【００４０】
なお、本実施形態では、波面変換素子２として、電気的な信号でその反射面の形状が制御可能な形状可変ミラーを用いているが、その他の液晶やフォトリフラクティブ結晶等の位相変調可能な素子も適用可能であることは明らかである。
【００４１】
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【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
以上、本発明の走査型光学顕微鏡を実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施形態に限定されず種々の変形が可能である。
【００４５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の走査型光学顕微鏡によると、対物レンズの中で最も物体側にある光学素子が物体に対して位置を固定され、対物レンズは物体に対して移動するレンズを含み、その移動と同期して、波面変換素子を変調するように構成したので、焦点調節と収差補正を移動するレンズと波面変換素子に分担させることができ、補正能力が高まると共に、波面変換素子の変調量が少なくてすむようになり、軸外での性能劣化が少なく、観察する物体に影響を及ぼすことの少ない走査型光学顕微鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態のレーザー走査型顕微鏡の全体の構成を示す図である。
【図２】図１の本実施形態の光学系の詳細を示す光路図である。
【図３】図１の本実施形態の対物レンズを示す光路図である。
【図４】ΔＺ＝−２５μｍの物体面に対して波面変換素子のみを変調する場合の図２のＳ１面における仮想的な波面形状のｙ方向の断面（ａ）と異なる像高における波面の差を示す図（ｂ）である。
【図５】ΔＺ＝−２５μｍの物体面に対して対物レンズ中のレンズも移動させた場合の図４と同様の図である。
【図６】ΔＺ＝２５μｍの物体面に対して波面変換素子のみを変調する場合の図４と同様の図である。
【図７】ΔＺ＝２５μｍの物体面に対して対物レンズ中のレンズも移動させた場合の図４と同様の図である。
【図８】対物レンズ中のレンズを移動させずにΔＺ＝−２５μｍの位置に照明光を集光するように最適化を行った場合の形状可変ミラーの形状と、対物レンズ中のレンズを移動させた場合の形状可変ミラーの形状とを示す図である。
【図９】図８に対応するＳｔｒｅｈｌ比を示す図である。
【図１０】対物レンズ中のレンズを移動させずにΔＺ＝２５μｍの位置に照明光を集光するように最適化を行った場合の形状可変ミラーの形状と、対物レンズ中のレンズを移動させた場合の形状可変ミラーの形状とを示す図である。
【図１１】図１０に対応するＳｔｒｅｈｌ比を示す図である。
【図１２】対物レンズ中の移動するレンズと形状可変ミラーの別な調整方法を説明するための図である。
【図１３】周辺固定の形状可変ミラーを用いて第三のリレーレンズと第二のリレーレンズの間隔を短くする場合のΔＺ＝０における形状可変ミラーの形状を示す図である。
【図１４】ΔＺ＝−２５μｍの場合の図１３と同様の図である。
【図１５】ΔＺ＝２５μｍの場合の図１３と同様の図である。
【図１６】ビームスプリッターによって光路分割をする従来の顕微鏡の構成を示す図である。
【図１７】ビームスプリッターによって光路分割をする従来の２光子顕微鏡の構成を示す図である。
【符号の説明】
Ｏ…物体
２…波面変換素子
３…光束走査手段
４…対物レンズ
１１…レーザー光源
１２…コリメータレンズ
２２…形状可変ミラー
４１…移動可能なレンズ
５１…ダイクロイックミラー
５２…集光レンズ
５３…検出器
６１…コントローラ
７１…第三のリレー光学系
７２…第二のリレー光学系
７３…第一のリレーレンズ
７４…結像レンズ
８１…白色光源
８２…ハーフミラー
８３…結像レンズ
８４…ＣＣＤカメラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004341394.tif 000010
【図５】
2004341394.tif 000011
【図６】
2004341394.tif 000012
【図７】
2004341394.tif 000013
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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