(57)【要約】【課題】標本像の解像度の劣化及び画像劣化を生じないで蛍光観察と透過微分干渉観察とを簡単に切り替えたり、同時に観察できること。【解決手段】レーザ光源１とスキャナユニット７との間のレーザ光路上に１／２波長板２３を設け、透過微分干渉観察のときにレーザ光２の偏光方向と照明側微分干渉素子１６の光学軸方向とのなす角度を４５度とし、照明側微分干渉素子１６によりレーザ光２を互いに垂直な偏光方向を有する２つの光線２ａ、２ｂに分離して標本Ｓに照射し、蛍光観察のときに１／２波長板２３の光学軸方向ｈ２３を２２．５度の角度だけ傾けてレーザ光２の偏光方向ｈ３を４５度の角度だけ傾かせ、これにより、照明側微分干渉素子１６においてレーザ光２は、偏光分離されない。【選択図】    図１
2004151491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線偏光されたレーザ光を標本に照射し、当該標本から発せられる光、及び前記標本を透過した透過レーザ光を検出するレーザ顕微鏡において、
前記レーザ光を互いに異なる偏光方向を有する２つの光線に分離して前記標本に照射し、当該標本を透過した前記２つの光線を合成する微分干渉光学系と、
前記微分干渉光学系により合成された光線に干渉を発生させて像を生じさせる偏光素子と、
前記微分干渉光学系に入射する前記レーザ光の光路上に回転可能に設けられ、当該レーザ光の偏光方向と前記微分干渉光学系の光学軸方向とを相対的に変化させる１／２波長板と、
を具備したことを特徴とするレーザ顕微鏡。
【請求項２】
直線偏光された前記レーザ光の偏光方向と前記微分干渉光学系の光学軸方向とが０度、４５度又は９０度の角度をなすときに、
前記１／２波長板は、回転することにより前記レーザ光の偏光方向と前記微分干渉光学系の光学軸方向とのなす角度をさらに（２２．５＋４５×ｎ度：ｎは整数）回転させることを特徴とする請求項１記載のレーザ顕微鏡。
【請求項３】
前記１／２波長板は、前記レーザ光の光路に対して挿脱可能に設けられたことを特徴とする請求項１記載のレーザ顕微鏡。
【請求項４】
直線偏光されたレーザ光を標本に照射し、当該標本から発せられる光、及び前記標本を透過した透過レーザ光を検出するレーザ顕微鏡において、
前記レーザ光を互いに異なる偏光方向を有する２つの光線に分離して前記標本に照射し、当該標本を透過した前記２つの光線を合成する微分干渉光学系と、
前記微分干渉光学系により合成された光線に干渉を発生させて像を生じさせる偏光素子と、
前記微分干渉光学系に入射する前記レーザ光の光路上に対して挿脱可能に設けられ、光学軸が前記レーザ光の偏光方向に対して２２．５度又は６７．５度の角度に固定された１／２波長板と、
を具備したことを特徴とするレーザ顕微鏡。
【請求項５】
直線偏光された前記レーザ光は、少なくとも２つ以上のレーザ光源から出力された各レーザ光を波長合成し、
前記１／２波長板は、前記各レーザ光源から出力された前記各レーザ光の各光路上に設けられることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項記載のレーザ顕微鏡。
【請求項６】
前記各レーザ光源のうち少なくとも１つの前記レーザ光源は、超短パルスレーザであることを特徴とする請求項５項記載のレーザ顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光を標本に照射したときに標本から発せられる光、又は標本を透過した透過レーザ光を検出して標本像を観察するレーザ顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ顕微鏡は、例えば医学、生物学の分野で用いられている。このレーザ顕微鏡は、レーザ光を励起光として標本に照射し、標本から発せられた蛍光を検出して標本像を構築したり、蛍光量を測定する。
【０００３】
細胞等の標本の観察、測定に関する技術は、例えば特許文献１乃至４に記載されている。特許文献１には、標本における蛍光発光部位がどの部位であるのかの確認する技術、及びレーザ光の照射部位を探索したりするために標本を透過したレーザ光から透過像を取得し、この透過像から細胞の形状を確認する技術などが記載されている。特許文献２乃至３には、複数のレーザ光を使用して標本の蛍光像と透過像とを同時に検出する技術が記載されている。
【０００４】
標本は、例えば生細胞であれば、無色透明体である。この標本に対する通常の透過観察では、標本像を得ることができない。このため、生細胞の標本像を得るには、透過微分干渉観察が用いられる。この旨は、例えば特許文献５に記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６１−２１９９１９号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平７−１９９０７５号公報
【０００７】
【特許文献３】
特開平９−２４３９２１号公報
【０００８】
【特許文献４】
特開平１１−１７４３３６号公報
【０００９】
【特許文献５】
特開２００２−１０７６３５号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
透過微分干渉観察に用いられるレーザ顕微鏡は、レーザ光路中に偏光分離プリズムである微分干渉素子を配置する。この微分干渉素子は、レーザ光を２つの光線に分離し、これら光線を標本面上にシェア量を持って照射する。
【００１１】
又、同レーザ顕微鏡は、透過微分干渉観察の他に、蛍光観察にも用いられる。この蛍光観察は、レーザ光を標本に照射したときに標本から発せられる光を検出する。このような透過微分干渉観察と蛍光観察とを行うレーザ顕微鏡は、両観察中に微分干渉素子が配置されている。これにより、蛍光観察中においても、レーザ光は微分干渉素子を透過して２つの光線に分離されて標本に照射される。
【００１２】
このため、蛍光観察で得られる標本像は、微分干渉素子を配置していないときに得られる標本像と比べて僅かに解像度が低下する。特に多光子吸収現象を利用した多光子励起蛍光観察を行う場合、標本面でレーザ光が２つの分離していると、多光子吸収確率が低下するので、蛍光の明るさが極端に暗くなる。
【００１３】
このような標本像の解像度の低下及び多光子蛍光の像劣化を起こさないためには、蛍光観察時に微分干渉素子をレーザ光路から取り外す必要がある。
【００１４】
しかしながら、微分干渉素子は、レーザ顕微鏡の対物レンズの直前に配置されているために、レーザ光路から挿脱する操作性が悪い。例えば、正立顕微鏡では、標本を載せるステージの上方に微分干渉素子が設けられている。ステージの上方には、レーザ顕微鏡の各機器が設けられている。
【００１５】
このため、微分干渉素子は、レーザ光路から挿脱しにくく、かつ微分干渉素子の挿脱操作によって標本が汚染される可能性がある。さらに、微分干渉素子がレーザ光路から取り外されると、蛍光観察と透過微分干渉観察との同時観察ができなくなる。
【００１６】
そこで本発明は、標本像の解像度の劣化及び画像劣化を生じないで蛍光観察と透過微分干渉観察とを簡単に切り替えたり、同時に観察できるレーザ顕微鏡を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、直線偏光されたレーザ光を標本に照射し、標本から発せられる光、及び標本を透過した透過レーザ光を検出するレーザ顕微鏡において、レーザ光を互いに異なる偏光方向を有する２つの光線に分離して標本に照射し、標本を透過した２つの光線を合成する微分干渉光学系と、微分干渉光学系により合成された光線に干渉を発生させて像を生じさせる偏光素子と、微分干渉光学系に入射するレーザ光の光路上に回転可能に設けられ、レーザ光の偏光方向と微分干渉光学系の光学軸方向とを相対的に変化させる１／２波長板とを具備したことを特徴とするレーザ顕微鏡である。
【００１８】
本発明のレーザ顕微鏡において、直線偏光されたレーザ光の偏光方向と微分干渉光学系の光学軸方向とが０度、４５度又は９０度の角度をなすときに、１／２波長板は、回転することによりレーザ光の偏光方向と微分干渉光学系の光学軸方向とのなす角度をさらに２２．５度回転させることが好ましい。
【００１９】
本発明のレーザ顕微鏡において、１／２波長板は、レーザ光の光路に対して挿脱可能に設けられていることが好ましい。
【００２０】
本発明のレーザ顕微鏡において、１／２波長板の光学軸は、レーザ光の偏光方向に対して２２．５度又は６７．５度の角度に固定されることが好ましい。
【００２１】
本発明は、直線偏光されたレーザ光を標本に照射し、標本から発せられる光、及び標本を透過した透過レーザ光を検出するレーザ顕微鏡において、レーザ光を互いに異なる偏光方向を有する２つの光線に分離して標本に照射し、標本を透過した２つの光線を合成する微分干渉光学系と、微分干渉光学系により合成された光線に干渉を発生させて像を生じさせる偏光素子と、微分干渉光学系に入射するレーザ光の光路上に対して挿脱可能に設けられ、光学軸がレーザ光の偏光方向に対して２２．５度又は６７．５度の角度に固定された１／２波長板とを具備したことを特徴とするレーザ顕微鏡である。
【００２２】
本発明のレーザ顕微鏡において、直線偏光されたレーザ光は、少なくとも２つ以上のレーザ光源から出力された各レーザ光を波長合成し、１／２波長板は、各レーザ光源から出力された各レーザ光の各光路上に設けられることが好ましい。
【００２３】
本発明のレーザ顕微鏡において、各レーザ光源のうち少なくとも１つのレーザ光源は、超短パルスレーザであることが好ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
図１はレーザ顕微鏡の構成図である。レーザ光源１は、直線偏光されたレーザ光２を出射する。
【００２６】
一方、顕微鏡本体３には、標本Ｓを載置するステージ４と、複数の対物レンズ５を取り付けたレボルバ６とが設けられている。レボルバ６は、顕微鏡本体３に対して回転可能に設けられ、倍率の異なる複数の対物レンズ５のうちいずれか１つの対物レンズ５を光軸上に配置する。
【００２７】
顕微鏡本体３には、スキャナユニット７が設けられている。このスキャナユニット７は、波長選択素子であるダイクロイックミラー８と、ガルバノミラー９と、ミラー１０と、第１の光電変換素子１１とを有する。
【００２８】
ダイクロイックミラー８は、レーザ光２の入射光路上に設けられ、入射したレーザ光２を反射偏向し、かつ同反射偏向の光軸方向から逆に入射した光を透過する。
【００２９】
ガルバノミラー９は、ダイクロイックミラー８の反射光路上に設けられ、ダイクロイックミラー８により反射偏向されたレーザ光２を２次元に走査する。
【００３０】
ミラー１０は、ダイクロイックミラー８の透過光路上に設けられている。第１の光電変換素子１１は、ミラー１０で反射された光を受光して光電変換する。
【００３１】
ガルバノミラー９の走査光路上には、レンズ１２、顕微鏡本体３内のミラー１３及びレンズ１４ａを介してダイクロイックミラー１５が設けられている。このダイクロイックミラー１５は、ガルバノミラー９側から入射したレーザ光２を透過し、かつ同透過方向から逆に入射した光のうち特定波長の光を反射偏向する。
【００３２】
このダイクロイックミラー１５の透過光路上には、照明側微分干渉素子１６を介して上記対物レンズ５が設けられ、かつダイクロイックミラー１５の反射光路上には、第２の光電変換素子１７が設けられている。この第２の光電変換素子１７は、受光量に応じた電流レベルの電気信号に変換出力する。
【００３３】
照明側微分干渉素子１６は、ダイクロイックミラー１５を透過したレーザ光２を互いに異なる偏光方向を有する２つの光線に分離する。
【００３４】
この照明側微分干渉素子１６により分離された２つの光線は、対物レンズ５を通して標本Ｓに照射され、この標本Ｓを透過する。
【００３５】
この標本Ｓの透過光路上には、レンズ１４ｂを介して観察側微分干渉素子１８、偏光素子１９及びミラー２０が設けられている。
【００３６】
観察側微分干渉素子１８は、標本Ｓを透過した２つの光線を合成する。
【００３７】
偏光素子１９は、観察側微分干渉素子１８により合成された２つの光線に干渉を生じさせ、明暗の像を作る。
【００３８】
ミラー２０の反射光路上には、第３の光電変換素子２１が設けられている。この第３の光電変換素子２１は、受光量に応じた電流レベルの電気信号に変換出力する。
【００３９】
コンピュータ２２は、第１乃至第３の光電変換素子１１、１７、２１からそれぞれ出力された各電気信号を入力し、これら電気信号をそれぞれ処理して各画像化する。
【００４０】
一方、レーザ光源１とスキャナユニット７との間のレーザ光路上には、１／２波長板２３が設けられている。この１／２波長板２３は、板面をレーザ光２の伝播方向に対して垂直方向に配置し、かつレーザ光２の伝播方向を回転軸方向として回転可能に設けられている。
【００４１】
次に、上記の如く構成された装置の動作について説明する。
【００４２】
先ず、標本Ｓの透過微分干渉観察について説明する。
【００４３】
レーザ光源１から直線偏光されたレーザ光２が出射されると、このレーザ光２は、１／２波長板２３を透過し、ダイクロイックミラー８で反射偏向され、ガルバノミラー９に入射する。
【００４４】
このガルバノミラー９は、ダイクロイックミラー８により反射偏向されたレーザ光２を２次元に走査する。
【００４５】
この２次元走査されたレーザ光２は、レンズ１２を通ってミラー１３で反射され、レンズ１４ａを通ってダイクロイックミラー１５に入射し、このダイクロイックミラー１５を透過して照明側微分干渉素子１６に入射する。
【００４６】
この照明側微分干渉素子１６は、図２に示すようにダイクロイックミラー１５を透過したレーザ光２を互いに異なる偏光方向を有する２つの光線２ａ、２ｂに分離する。
【００４７】
すなわち、レーザ光２の偏向方向と照明側微分干渉素子１６の光学軸方向とが４５度の角度を成していれば、照明側微分干渉素子１６は、レーザ光２を互いに垂直な偏光方向を持つ２つの横ずれした各光線２ａ、２ｂに分離する。なお、図２は光線２ａを図面に対して垂直な偏光方向とし、光線２ｂを図面に対して平行に偏光方向として矢印により表わす。
【００４８】
このように横ずれした２つの光線２ａ、２ｂは、対物レンズ５により集光され、標本Ｓ上に照射される。このときレーザ光線２はガルバノミラー９によって２次元に走査されているので、２つの光線２ａ、２ｂは、標本Ｓ上の２次元平面上に走査される。
【００４９】
これら光線２ａ、２ｂは、標本Ｓを透過するが、このとき、２つの光線２ａ、２ｂの間は、標本Ｓによって位相差が生じる。これら位相差の生じた２つの光線２ａ、２ｂ間は、レンズ１４ｂを介して観察側微分干渉素子１８に入射する。
【００５０】
この観察側微分干渉素子１８は、標本Ｓを透過した２つの光線２ａ、２ｂを合成する。
【００５１】
しかるに、偏光素子１９は、観察側微分干渉素子１８により合成された互いに位相差のある２つの光線２ａ、２ｂによって干渉を生じさせ、明暗の像を取得する。
【００５２】
この干渉像は、ミラー２０で反射し、第３の光電変換素子２１に入射する。この第３の光電変換素子２１は、受光量に応じた電流レベルの電気信号に変換出力する。
【００５３】
コンピュータ２２は、第３の光電変換素子２１から出力された電気信号を入力し、この電気信号を処理して標本Ｓの透過干渉像を画像化する。
【００５４】
次に、標本Ｓの蛍光観察について説明する。
【００５５】
レーザ顕微鏡の光学系が上記透過微分干渉観察の状態であれば、レーザ光２は、照明側微分干渉素子１６により互いに垂直な偏光方向を持つ２つの光線２ａ、２ｂに分離されて標本Ｓ上の２次元平面上に走査される。
【００５６】
標本Ｓが蛍光試薬により染色されていると、この蛍光試薬が２つの光線２ａ、２ｂにより励起されて蛍光２３を発する。
【００５７】
この蛍光２３は、２つの光線２ａ、２ｂの照射光路とは逆の光路、すなわち対物レンズ５から照明側微分干渉素子１６を通ってダイクロイックミラー１５に再び入射する。このダイクロイックミラー１５は、照明側微分干渉素子１６を透過した蛍光を透過する。
【００５８】
この透過した蛍光は、レンズ１４ａを通り、ミラー１３で反射し、レンズ１２を通ってガルバノミラー９に入射し、さらにこのガルバノミラー９を通ってダイクロイックミラー８に入射する。そして、蛍光は、ダイクロイックミラー８を透過、ミラー１０で反射して第１の光電変換素子１１に入射する。この第１の光電変換素子１１は、受光量に応じた電流レベルの電気信号に変換出力する。
【００５９】
コンピュータ２２は、第１の光電変換素子１１から出力された電気信号を入力し、この電気信号を処理して標本Ｓの蛍光観察像を画像化する。
【００６０】
或いは、照明側微分干渉素子１６を透過した蛍光は、ダイクロイックミラー１５で反射する。この反射した蛍光は、第２の光電変換素子１７に入射する。この第２の光電変換素子１７は、受光量に応じた電流レベルの電気信号に変換出力する。
【００６１】
コンピュータ２２は、第２の光電変換素子１７から出力された電気信号を入力し、この電気信号を処理して標本Ｓの蛍光観察像を画像化する。
【００６２】
このように透過微分干渉観察と同様の状態で蛍光観察を行うと、レーザ光２の光路中に照明側微分干渉素子１６が配置され、レーザ光２が２つの光線２ａ、２ｂに分離されるので、蛍光観察像は、解像が若干低下する。
【００６３】
これに対して本発明のレーザ顕微鏡では、レーザ光源１とスキャナユニット７との間に設けられた１／２波長板２３をレーザ光２の伝播方向を回転軸として回転させる。この１／２波長板２３の回転によりレーザ光２の偏光方向が変化する。
【００６４】
すなわち、１／２波長板２３が回転することにより、レーザ光２の偏光方向が４５度回転すると、レーザ光２の偏光方向と照明側微分干渉素子１６の光学軸方向とが０度、或いは９０度の角度を成すようになる。これにより、レーザ光２は、照明側微分干渉素子１６により２つの光線２ａ、２ｂに分離されない。
【００６５】
従って、レーザ光２は、１本の光線として照明側微分干渉素子１６を透過し、対物レンズ５を介して標本Ｓ上に２次元走査される。
【００６６】
具体的に図３を参照して説明する。同図において２は直線偏光されたレーザ光、２−１は１／２波長板２３を透過したレーザ光、２−２は照明側微分干渉素子１６により分離された２つの光線２ａ、２ｂを示す。又、レーザ光２の垂直の偏光方向をｈ１、照明側微分干渉素子１６の光学軸方向ｈ２を図面上右に４５度方向として示す。
【００６７】
透過微分干渉観察のときに、１／２波長板２３の光学軸方向ｈ２３が図３に示すように垂直方向になっていると、当該１／２波長板２３を透過後のレーザ光２の偏光方向ｈ３は、そのまま垂直である。
【００６８】
このレーザ光２が照明側微分干渉素子１６を透過すると、レーザ光２は、上記説明と同様に、互いに垂直な偏光方向を持つ２つの光線２ａ、２ｂに分離されて標本Ｓに照射される。なお、２つの光線２ａ、２ｂの偏光方向をｈ４に示す。
【００６９】
この透過微分干渉観察から蛍光観察へ切り替えるために、図４に示すように１／２波長板２３が回転し、当該１／２波長板２３の光学軸方向ｈ２３が図面上右方向に２２．５度の角度だけ傾くと、レーザ光２の偏光方向ｈ３は、図面上右方向に４５度の角度だけ傾く。
【００７０】
これにより、照明側微分干渉素子１６の透過後のレーザ光２は、４５度の角度の偏光方向ｈ４のみで、偏光分離されなくなる。
【００７１】
なお、１／２波長板２３の回転により当該１／２波長板２３の光学軸方向ｈ２３が図面上左方向に２２．５度の角度だけ傾いても、レーザ光２の偏光方向ｈ３は、図面上左方向に４５度の角度だけ傾き、照明側微分干渉素子１６の透過後のレーザ光２は、４５度の角度の偏光方向ｈ４のみで、偏光分離されない。
【００７２】
この結果、１本のレーザ光２が標本Ｓ上に２次元走査される。そして、標本Ｓからの蛍光は、第１又は第２の光電変換素子１１、１７に入射し、これら光電変換素子１１、１７での各受光量に応じた電流レベルの各電気信号に変換出力される。
【００７３】
コンピュータ２２は、第１又は第２の光電変換素子１１、１７から出力された各電気信号を入力し、これら電気信号を処理して標本Ｓの蛍光観察像を画像化する。この結果、解像の低下しない標本Ｓの蛍光観察像の画像が得られる。
【００７４】
このように上記第１の実施の形態においては、レーザ光源１とスキャナユニット７との間のレーザ光路上に１／２波長板２３を設け、透過微分干渉観察のときにレーザ光２の偏光方向と照明側微分干渉素子１６の光学軸方向とのなす角度を４５度とし、照明側微分干渉素子１６によりレーザ光２を互いに垂直な偏光方向を有する２つの光線２ａ、２ｂに分離して標本Ｓに照射し、一方、蛍光観察のときに１／２波長板２３の光学軸方向ｈ２３を２２．５度の角度だけ傾けてレーザ光２の偏光方向ｈ３を４５度の角度だけ傾かせ、これにより、照明側微分干渉素子１６においてレーザ光２を偏光分離させない。
【００７５】
この結果、透過微分干渉観察から蛍光観察に切り替えても、この蛍光観察では、１本のレーザ光２を標本Ｓに２次元走査でき、解像を低下させることはない。従って、１／２波長板２３を回転させるだけで容易に透過微分干渉観察から解像低下、画像劣化のない蛍光観察への観察方法の切り替えができる。
【００７６】
この場合、１／２波長板２３は、当該１／２波長板２３の光学軸方向を右又は左方向への２２，５度の角度回転させるだけで、透過微分干渉観察から蛍光観察への切り替えができる。
【００７７】
従って、１／２波長板２３の光学軸方向を０度のポジションと右又は左方向への２２，５度のポジションとの２ポジションの切り替えで、容易に透過微分干渉観察と蛍光観察とを切り替え変更できる。
【００７８】
又、１／２波長板２３は、標本Ｓ面から離れたレーザ光源１とスキャナユニット７との間に設けられるので、透過微分干渉観察と蛍光観察との切り替えのときに標本Ｓを汚染する心配もなくなる。
【００７９】
なお、１／２波長板２３の配置位置は、レーザ光源１とスキャナユニット７との間に限られるものでなく、レーザ光源１と照明側微分干渉素子１６との間であれば、この位置に必要に応じて配置しても上記同様の効果が得られる。
【００８０】
次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図１乃至図４と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【００８１】
図５はレーザ顕微鏡における主要部分の構成図である。このレーザ顕微鏡は、１／２波長板２３がある固定設定された偏光方向でレーザ光２の光路に対して挿脱自在に構成されている。１／２波長板２３は、例えば当該１／２波長板２３の光学軸方向ｈ２３が上記第１の実施の形態と同様に２２．５度の角度だけ傾いて固定設定されている。１／２波長板２３の挿脱は、手動又は挿脱機構２４により自動的に行ってもよい。
【００８２】
このように１／２波長板２３が挿脱自在な構成であれば、透過微分干渉観察のときに、１／２波長板２３は、図６に示すようにレーザ光２の光路上から外される。これにより直線偏光されているレーザ光２は、そのままの偏光方向ｈ３で照明側微分干渉素子１６に入射する。
【００８３】
従って、レーザ光２が照明側微分干渉素子１６を透過すると、レーザ光２は、上記説明と同様に、互いに垂直な偏光方向を持つ２つの光線２ａ、２ｂに分離され、対物レンズ５により集光され、標本Ｓの２次元平面上に走査される。
【００８４】
以下、上記第１の実施の形態と同様に、標本Ｓを透過した２つの光線２ａ、２ｂは合成され、偏光素子１９により干渉が生じる。この干渉像は、第３の光電変換素子２１により受光量に応じた電流レベルの電気信号に変換出力する。
【００８５】
コンピュータ２２は、第３の光電変換素子２１から出力された電気信号を入力し、この電気信号を処理して標本Ｓの透過干渉像を画像化する。
【００８６】
透過微分干渉観察から蛍光観察へ切り替えると、図７に示すように１／２波長板２３がレーザ光２の光路上に挿入される。この１／２波長板２３は、光学軸方向ｈ２３が２２．５度の角度だけ傾いているので、レーザ光２の偏光方向ｈ３は、図面上右方向に４５度の角度だけ傾く。これにより、照明側微分干渉素子１６の透過後のレーザ光２は、４５度の角度の偏光方向ｈ４のみで、偏光分離されなくなる。
【００８７】
この結果、１本のレーザ光２が標本Ｓ上に２次元走査される。標本Ｓからの蛍光は、第１又は第２の光電変換素子１１、１７に入射し、ここで受光量に応じた電流レベルの電気信号に変換出力される。
【００８８】
コンピュータ２２は、第１又は第２の光電変換素子１１、１７から出力された電気信号を入力し、この電気信号を処理して標本Ｓの蛍光観察像を画像化する。この結果、解像の低下しない標本Ｓの蛍光観察像の画像が得られる。
【００８９】
このように上記第２の実施の形態においては、レーザ光２の光路に対し、光学軸方向ｈ２３が２２．５度の角度だけ傾いて固定設定された１／２波長板２３を挿脱可能に設けたので、レーザ光２の偏光方向と照明側微分干渉素子１６の光学軸方向とのなす角度が４５度の場合、透過微分干渉観察時に１／２波長板２３をレーザ光２の光路から取り外し、蛍光観察時に１／２波長板２３をレーザ光２の光路に挿入するだけの簡単な操作で、透過微分干渉観察から解像低下、画像劣化のない蛍光観察に切り替えることができる。
【００９０】
又、１／２波長板２３は、標本Ｓ面から離れたレーザ光源１とスキャナユニット７との間に設けられるので、当該１／２波長板２３の挿脱の操作のときに標本Ｓを汚染する心配もない。
【００９１】
なお、１／２波長板２３は、当該１／２波長板２３の光学軸方向ｈ２３を図面上右方向に２２．５度の角度だけ傾いて固定設定するのに限らず、図面上左方向に２２．５度の角度だけ傾いて固定設定してもよい。
【００９２】
一方、直線偏光されたレーザ光２の偏光方向と照明側微分干渉素子１６の光学軸方向とが０度又は９０度の角度を成していれば、１／２波長板２３は、２２．５度又は１１２．５度に固定設定すればよい。この場合、１／２波長板２３をレーザ光２の光路に挿入することにより微分干渉観察ができる。又、１／２波長板２３をレーザ光２の光路から取り外したときに蛍光観察ができる。
【００９３】
次に、本発明の第３の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図１乃至図４と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【００９４】
図８はレーザ顕微鏡の構成図である。このレーザ顕微鏡には、２つのレーザ光源３０、３１が設けられている。これらレーザ光源３０、３１は、それぞれ直線偏光された互いに波長の異なる各レーザ光３２、３３を出射する。
【００９５】
一方のレーザ光源３０から出射されるレーザ光３２の光路上には、第１の１／２波長板３４を介してミラー３５が設けられ、かつ他方のレーザ光源３１から出射されるレーザ光３４の光路上には、第２の１／２波長板３６が設けられている。
【００９６】
これら第１及び第２の１／２波長板３４、３６は、それぞれ個別に各板面を各レーザ光３２、３３の伝播方向に対して垂直方向に配置し、かつ各レーザ光３２、３３の伝播方向を回転軸方向として回転可能に設けられている。
【００９７】
ミラー３５の反射光路と１／２波長板３６の透過光路との交点には、ダイクロイックミラー３７が設けられている。このダイクロイックミラー３７は、ミラー３５で反射したレーザ光３８と１／２波長板３６を透過したレーザ光３９とを合成する。この合成されたレーザ光４０は、スキャナユニット７内のダイクロイックミラー８に入射する。
【００９８】
このスキャナユニット７内における第１の光電変換素子１１の前方には、第１の波長選択フィルタ４１が設けられている。この第１の波長選択フィルタ４１は、各レーザ光源３０、３１から出射された各レーザ光３２、３３及び各１／２波長板３４、３６を透過した各レーザ光３８、３９の各波長の光をカットし、かつ標本Ｓに生じる蛍光２３の波長の光を透過する。なお、レーザ光３２と３８とは同一波長であり、レーザ光３２と３８とも同一波長である。
【００９９】
又、第３の光電変換素子２１の前方には、第２の波長選択フィルタ４２が設けられている。この第２の波長選択フィルタ４２は、レーザ光源３１から出射されたレーザ光３３及び１／２波長板３６を透過したレーザ光３９の波長の光をカットし、かつレーザ光源３０から出射されたレーザ光３２及び１／２波長板３４を透過したレーザ光３８の波長の光を透過する。
【０１００】
次に、上記の如く構成された装置の動作について説明する。
【０１０１】
２つのレーザ光源３０、３１は、それぞれ直線偏光された互いに波長の異なる各レーザ光３２、３３を出射する。このうち一方のレーザ光３２は、第１の１／２波長板３４を透過し、ミラー３５で反射してダイクロイックミラー３７に入射する。
【０１０２】
他方のレーザ光３３は、第２の１／２波長板３６を透過してダイクロイックミラー３７に入射する。
【０１０３】
このダイクロイックミラー３７は、ミラー３５で反射したレーザ光３８と１／２波長板３６を透過したレーザ光３９とを合成する。この合成されたレーザ光４０は、スキャナユニット７内のダイクロイックミラー８に入射し、ここで反射偏向され、ガルバノミラー９に入射する。
【０１０４】
このガルバノミラー９は、ダイクロイックミラー８により反射偏向されたレーザ光４０を２次元に走査する。
【０１０５】
この２次元走査されたレーザ光４０は、レンズ１２を通ってミラー１３で反射され、レンズ１４を通ってダイクロイックミラー１５に入射し、このダイクロイックミラー１５を透過して照明側微分干渉素子１６に入射する。
【０１０６】
ここで、第１の１／２波長板３４が回転し、当該１／２波長板３４の光学軸方向が上記図３と同様に傾くと、この１／２波長板３４を透過したレーザ光３８の偏光方向と照明側微分干渉素子１６の光学軸方向とのなす角度が４５度をなし、照明側微分干渉素子１６によりレーザ光３８は、互いに垂直な偏光方向を有する２つの光線２ａ、２ｂに分離されて標本Ｓに走査される。
【０１０７】
これら光線２ａ、２ｂは、標本Ｓを透過するとき標本Ｓによって位相差が生じる。これら位相差の生じた２つの光線２ａ、２ｂ間は、レンズ１７を介して観察側微分干渉素子１８に入射する。この観察側微分干渉素子１８は、標本Ｓを透過した２つの光線２ａ、２ｂを合成する。
【０１０８】
しかるに、偏光素子１９は、観察側微分干渉素子１８により合成された互いに位相差のある２つの光線２ａ、２ｂによって干渉を生じさせ、明暗の像を取得する。
【０１０９】
この干渉像は、ミラー２０で反射し、第２の波長選択フィルタ４２を透過して第２の光電変換素子２１に入射する。この第２の波長選択フィルタ４２は、レーザ光源３１から出射されたレーザ光３３の波長及び第２の１／２波長板３６を透過したレーザ光３９の波長の光をカットし、かつレーザ光源３０から出射されたレーザ光３２及び第１の１／２波長板３４を透過したレーザ光３８の波長の光を透過する。
【０１１０】
第３の光電変換素子２１は、入射した干渉像の受光量に応じた電流レベルの電気信号に変換出力する。
【０１１１】
コンピュータ２２は、第３の光電変換素子２１から出力された電気信号を入力し、この電気信号を処理して標本Ｓの透過干渉像を画像化する。
【０１１２】
これと同時に、第２の１／２波長板３６が回転し、当該１／２波長板３６の光学軸方向が上記図４と同様に２２．５度の角度だけ傾くと、レーザ光３３の偏光方向は４５度の角度だけ傾く。これにより、照明側微分干渉素子１６の透過後のレーザ光は、４５度の角度の偏光方向のみで偏光分離されない。
【０１１３】
しかるに、１本のレーザ光３９が標本Ｓ上に２次元走査される。そして、標本Ｓからの蛍光は、第１の波長選択フィルタ４１を透過して第１の光電変換素子１１に入射する。第１の波長選択フィルタ４１は、各レーザ光源３０、３１から出射された各レーザ光３２、３３及び各１／２波長板３４、３６を透過した各レーザ光３８、３９の各波長の光をカットし、かつ標本Ｓに生じる蛍光２３の波長の光を透過する。
【０１１４】
第１の光電変換素子１１は、入射した標本Ｓからの蛍光２３の受光量に応じた電流レベルの電気信号を変換出力する。
【０１１５】
コンピュータ２２は、第１の光電変換素子１１から出力された電気信号を入力し、この電気信号を処理して標本Ｓの蛍光観察像を画像化する。この結果、解像の低下しない標本Ｓの蛍光観察像の画像が得られる。
【０１１６】
このように上記第３の実施の形態においては、２つのレーザ光源３０、３１を設け、一方のレーザ光源３０から出射されるレーザ光３２の光路上に配置した第１の１／２波長板３４を回転させることにより照明側微分干渉素子１６の透過後のレーザ光を互いに垂直な偏光方向を有する２つの光線２ａ、２ｂに偏光分離して透過微分干渉観察を行い、これと同時に他方のレーザ光源３１から出射されるレーザ光３３の光路上に配置した１／２波長板３６を回転させることにより照明側微分干渉素子１６から１本のレーザ光として透過させて蛍光観察を行う。
【０１１７】
従って、標本Ｓの透過干渉像の画像と蛍光観察像の画像とを同時に取得でき、しかも蛍光観察での解像を低下させることはない。
【０１１８】
又、各１／２波長板３４、３６を適宜回転させると共に、各波長選択フィルタ４１、４２を適宜選択することにより、波長の異なる各レーザ３２、３３を利用してそれぞれ蛍光観察と透過干渉像観察と同時に行うことができ、かつこれら蛍光観察と透過干渉像観察とを選択して観察ができる。
【０１１９】
又、２つのレーザ光源３０、３１のうちレーザ光源３１にＩＲ超短パルスレーザを用いれば、多光子励起蛍光観察と透過干渉像観察との各画像を同時に取得できる。すなわち、レーザ光３８を標本Ｓに照射しての透過微分干渉観察とレーザ光３９を標本Ｓに照射しての蛍光観察とを多光子励起蛍光観察の解像低下、画像劣化を生じさせないで、同時に蛍光観察像と透過干渉像との両画像を取得できる。
【０１２０】
一方のレーザ光源３０から出射されるレーザ光３２を透過干渉像観察に用い、他方のレーザ光源３１から出射されるレーザ光３３を蛍光観察に用いているが、逆に一方のレーザ光源３０から出射されるレーザ光３２を蛍光観察に用い、他方のレーザ光源３１から出射されるレーザ光３３を透過干渉像観察に用いてもよい。この場合、第１の１／２波長板３４と第２の１／２波長板３６との各回転角度を変更すれば容易に可能である。
【０１２１】
なお、本発明は、上記第１乃至第３の実施の形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。
【０１２２】
さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【０１２３】
例えば、上記第１乃至第３の実施の形態において各レーザ光源１、３０、３１は、それぞれ直線偏光された各レーザ光２、３２、３３を出力するが、これに限らず、各レーザ光２、３２、３３は、ランダム偏光のレーザ光を偏光素子によって直線偏光して用いてもよく、又は直線偏光されたレーザ光を出力するレーザ光源と偏光素子とを組み合わせて得たレーザ光を用いてもよい。
【０１２４】
上記第３の実施の形態において２つのレーザ光源３０、３１を用いるのに限らず、２つ以上複数のレーザ光源を用いてもよい。これにより、複数の蛍光試薬で標本Ｓを染色して蛍光観察を行うことができ、かつ複数の波長を用いて透過干渉像観察を行うことができ、かつこれら蛍光観察又は透過干渉像観察を選択できる。
【０１２５】
又、１／２波長板は、レーザ光の偏光方向を４５度の角度だけ回転させればよいので、この回転角度は、２２．５度＋４５×ｎ（ｎは整数）であれば良く、２２．５度に限ることはない。すなわち、直線偏光されたレーザ光の偏光方向と微分干渉光学系（照明側微分干渉素子１６及び観察側微分干渉素子１８）の光学軸方向とが０度、４５度又は９０度の角度をなすときに、１／２波長板２３、３４、３６は、回転することによりレーザ光の偏光方向と微分干渉光学系の光学軸方向とのなす角度を（２２．５＋４５×ｎ度：ｎは整数）回転させるようにすればよい。例えば、０度から２２．５度回転して２２．５度にするか、４５度から２２．５度回転して６７．５度にするか、さらには９０度から２２．５度に回転して１１２．５度にするかである。
【０１２６】
又、第３の実施の形態において第１の１／２波長板３４と第２の１／２波長板３６とは、それぞれレーザ光３２、３３の各光路に対して挿脱可能に設けてもよい。
【０１２７】
又、レーザ光２と微分干渉光学系（照明側微分干渉素子１６及び観察側微分干渉素子１８）の光学軸との角度は、４５度に限定されず、１／２波長板２３の方向を適切に設定すれば、どのような角度であってもよい。例えば、レーザ光２の偏光方向と微分干渉光学系の光学軸方向との成す角度がａ度である場合、１／２波長板２３の方向をレーザ光２に対してａ／２度に設定する。この１／２波長板２３の方向は、レーザ光２の偏光方向と微分干渉光学系の光学軸方向との間を等分した方向になる。これにより、レーザ光２の偏光方向は、微分干渉光学系の光学軸方向に一致する。この結果、レーザ光２は、分離されない。
【０１２８】
又、レーザ光２の偏光方向と微分干渉光学系の光学軸方向とがある角度をなす場合、例えば１／２波長板を逆回転させることにより、レーザ光２の偏光方向と微分干渉光学系の光学軸方向とのなす角度を４５度に設定するようにしてもよい。この結果、レーザ光２は、分離される。
【０１２９】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、標本像の解像度の劣化及び画像劣化を生じないで蛍光観察と透過微分干渉観察とを簡単に切り替えたり、同時に観察できるレーザ顕微鏡を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるレーザ顕微鏡の第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明に係わるレーザ顕微鏡の第１の実施の形態における微分干渉素子の作用を示す模式図。
【図３】本発明に係わるレーザ顕微鏡の第１の実施の形態における照明側微分干渉素子によるレーザ光の偏光分離作用を示す模式図。
【図４】本発明に係わるレーザ顕微鏡の第１の実施の形態における照明側微分干渉素子で偏光分離しないときの模式図。
【図５】本発明に係わるレーザ顕微鏡の第２の実施の形態の主要部分を示す構成図。
【図６】本発明に係わるレーザ顕微鏡の第２の実施の形態における１／２波長板を取り外したときのレーザ光の偏光分離作用を示す模式図。
【図７】本発明に係わるレーザ顕微鏡の第２の実施の形態における１／２波長板を挿入したときのレーザ光を偏光分離しないときの模式図。
【図８】本発明に係わるレーザ顕微鏡の第３の実施の形態を示す構成図。
【符号の説明】
Ｓ：標本
１：レーザ光源
３：顕微鏡本体
４：ステージ
５：対物レンズ
６：レボルバ
７：スキャナユニット
８：ダイクロイックミラー
９：ガルバノミラー
１０，１３，２０：ミラー
１１：第１の光電変換素子
１２，１４ａ，１４ｂ：レンズ
１５：ダイクロイックミラー
１６：照明側微分干渉素子
１７：第２の光電変換素子
１８：観察側微分干渉素子
１９：偏光素子
２１：第３の光電変換素子
２２：コンピュータ
２３：１／２波長板
２４：挿脱機構
３０，３１：レーザ光源
３４：第１の１／２波長板
３５：ミラー
３６：第２の１／２波長板
３７：ダイクロイックミラー
４１：第１の波長選択フィルタ
４２：第２の波長選択フィルタ
【図１】
2004151491.tif 000003
【図２】
2004151491.tif 000004
【図３】
2004151491.tif 000005
【図４】
2004151491.tif 000006
【図５】
2004151491.tif 000007
【図６】
2004151491.tif 000008
【図７】
2004151491.tif 000009
【図８】
2004151491.tif 000010