(57)【要約】【課題】標本からの光を分光ユニットや外部ユニット導入用光ファイバへ容易に導くことができるレーザ顕微鏡を提供する。【解決手段】レーザ顕微鏡は、レーザユニット１と、シングルモードファイバ７を介してレーザユニット１と接続されたスキャナユニット８と、スキャナユニット８内に位置する分光ユニット２４を有している。スキャナユニット８は、コリメートレンズ９、ビームスプリッタユニット１０、ＸＹスキャナミラー１１、瞳投影レンズ１２、結像レンズ１３、対物レンズ１４、共焦点レンズ１７、共焦点絞り２２を含んでいる。ビームスプリッタユニット１０は光路に対して選択的に切り換え可能な複数のビームスプリッタ１０ａと１０ｂと１０ｃを有している。スキャナユニット８は、さらに、共焦点レンズ１７と共焦点絞り２２の間に、光軸１８に対する傾きが変更可能な平行平面板状の光学素子１９を有している。【選択図】    図１
2005031246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発生するレーザ光源と、標本へ照射される前記レーザ光源からのレーザ光と、前記標本からの光を分離する特性を有し、光路に対して選択的に切り換え可能な種類の異なる光路分割手段と、前記光路分割手段で分離した前記標本からの光を結像する共焦点レンズと、前記結像レンズの焦点位置に配置される共焦点絞りと、前記結像レンズと前記共焦点絞りの間の光軸上に配置されるとともに、前記光軸に対する傾きが変更可能な少なくとも一つの平行平面板状の光学素子と、前記共焦点絞りを通過した拡散光をコリメートするために前記共焦点絞りの光軸上に配されたコリメートレンズと、前記コリメートレンズによりコリメートされた前記標本からの光を基に分光データを取得する分光データ取得手段とを備え、前記光路分割手段の切換時に、前記コリメートレンズを通して前記分光データ取得手段に入射する光の角度が変化しないように前記平行平面板状の光学素子の角度を調整することを特徴とするレーザ顕微鏡。
【請求項２】
レーザ光を発生するレーザ光源と、標本へ照射される前記レーザ光源からのレーザ光と、前記標本からの光を分離する特性を有し、光路に対して選択的に切り換え可能な種類の異なる光路分割手段と、前記光路分割手段で分離した前記標本からの光を結像する共焦点レンズと、前記共焦点レンズの焦点位置に配置される共焦点絞りと、前記共焦点レンズと前記共焦点絞りの間の光軸上に配置されるとともに、前記光軸に対する傾きが変更可能な少なくとも一つの平行平面板状の光学素子と、前記共焦点絞りを通過した拡散光をコリメートするために前記共焦点絞りの光軸上に配置されたコリメートレンズと、前記コリメートレンズによりコリメートされた前記標本からの光を外部検出器に導く光ファイバと、前記コリメートレンズによりコリメートされた前記標本からの光を前記光ファイバの端面上に集光させるための集光レンズとを備え、前記光路分割手段の切換時に、前記コリメートレンズを通して前記集光レンズに入射する光の角度が変化しないように前記平行平面板状の光学素子の角度を調整することを特徴とするレーザ顕微鏡。
【請求項３】
前記外部ユニットは、前記標本からの光を基に分光データを取得する分光ユニットであることを特徴とする請求項２記載のレーザ顕微鏡。
【請求項４】
前記平行平面板状の光学素子は、前記光軸に対し略直交する方向の第１の回転軸を中心に回転し、かつ、前記光軸に対し略直交し、かつ、前記第１の回転軸に対して直交する第２の回転軸を中心に回転することを可能にした平行平面板状の光学素子であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかひとつに記載のレーザ顕微鏡。
【請求項５】
前記レーザ顕微鏡は、前記光路分割手段の切り換え動作に応じて、前記平行平面板状の光学素子の傾きを切り換えられた光路分割手段に予め定められた傾き量に調整する駆動手段および制御手段を、さらに備えていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかひとつに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、レーザ光を走査装置により対物レンズを介して試料上を走査し、試料からの蛍光を光検出器により検出するレーザ走査顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開２００２−２６７９３３号公報には、標本面と共役な位置に光ファイバ端面を配置して、ダイクロイックビームスプリッタの切り換えにより生じる標本からの光を結像位置と光ファイバ端面の中心位置のずれを、光ファイバを移動することで光量損失を最小にするように調整している。
【０００３】
特開平８−２７１７９２号公報には、平行平面板を用いて、標本からの光を正確に共焦点絞りに導くことができる検出光学系を有するレーザ顕微鏡について記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２６７９３３号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平８−２７１７９２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特開２００２−２６７９３３号公報のレーザ顕微鏡において、光ファイバにシングルモードファイバ（コア径４μｍ程度）を使用した場合、ファイバ端面の中心位置と共焦点レンズによる標本の集光位置を調整により合わせることは、精密で高価な装置を用いれば可能だが、光量損失を防ぐには、集光している光線の光軸の角度を光ファイバの開口数を満たすための角度調整が必要である。ファイバの開口数が満たされていないと、ファイバ内での光量損失につながる。しかし、ファイバの開口数を満たすための角度調整は微細で複雑である。従って、その装置も精密なものとなり、また、それらを制御する装置が必要となるので、システムが高価なものとなってしまう。
【０００７】
ファイバを使用すれば、ファイバ出射端（分光ユニット）は不動のままでファイバ入射端だけを位置調整することができるが、ファイバを使わず直接に分光ユニットに入射させることは、そのためには分光ユニット全体を動かさなくてはならないので、事実上無理である。
【０００８】
特開平８−２７１７９２号公報では、分光検出は行わずに、ピンホールの直後に検出器を置いて検出している。検出器はある程度の受光面積をもつので、ピンホールを出た光の角度がずれていたとしても、検出器の受光面積の範囲内のずれであれば問題にならない。
【０００９】
しかし、ピンホールを通過した光を分光検出する場合には、検出される光を正確な位置と向きで分光手段に導く必要がある。この分光検出について、特開平８−２７１７９２号公報は言及していない。
【００１０】
本発明の目的は、標本からの光を分光ユニットや外部ユニット導入用光ファイバへ容易に導くことができるレーザ顕微鏡を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、レーザ顕微鏡に向けられており、以下の各項に列記するレーザ顕微鏡を含んでいる。
【００１２】
１．  本発明のレーザ顕微鏡は、レーザ光を発生するレーザ光源と、標本へ照射される前記レーザ光源からのレーザ光と、前記標本からの光を分離する特性を有し、光路に対して選択的に切り換え可能な種類の異なる光路分割手段と、前記光路分割手段で分離した前記標本からの光を結像する共焦点レンズと、前記結像レンズの焦点位置に配置される共焦点絞りと、前記結像レンズと前記共焦点絞りの間の光軸上に配置されるとともに、前記光軸に対する傾きが変更可能な少なくとも一つの平行平面板状の光学素子と、前記共焦点絞りを通過した拡散光をコリメートするために前記共焦点絞りの光軸上に配されたコリメートレンズと、前記コリメートレンズによりコリメートされた前記標本からの光を基に分光データを取得する分光データ取得手段とを備え、前記光路分割手段の切換時に、前記コリメートレンズを通して前記分光データ取得手段に入射する光の角度が変化しないように前記平行平面板状の光学素子の角度を調整することを特徴とする。
【００１３】
このレーザ顕微鏡においては、分光ユニットの分散素子に入射する角度を一定にすることができる。従って、スペクトル成分の分解時に各波長が分散する方向が一定となるので、取得する分光データがスペクトル成分の情報が安定したデータを取得することができる。さらに、光軸方向の共焦点効果を得ることができるので、共焦点での分光データを取得できる。
【００１４】
２．  本発明の別のレーザ顕微鏡は、レーザ光を発生するレーザ光源と、標本へ照射される前記レーザ光源からのレーザ光と、前記標本からの光を分離する特性を有し、光路に対して選択的に切り換え可能な種類の異なる光路分割手段と、前記光路分割手段で分離した前記標本からの光を結像する共焦点レンズと、前記共焦点レンズの焦点位置に配置される共焦点絞りと、前記共焦点レンズと前記共焦点絞りの間の光軸上に配置されるとともに、前記光軸に対する傾きが変更可能な少なくとも一つの平行平面板状の光学素子と、前記共焦点絞りを通過した拡散光をコリメートするために前記共焦点絞りの光軸上に配置されたコリメートレンズと、前記コリメートレンズによりコリメートされた前記標本からの光を外部検出器に導く光ファイバと、前記コリメートレンズによりコリメートされた前記標本からの光を前記光ファイバの端面上に集光させるための集光レンズとを備え、前記光路分割手段の切換時に、前記コリメートレンズを通して前記集光レンズに入射する光の角度が変化しないように前記平行平面板状の光学素子の角度を調整することを特徴とする。
【００１５】
このレーザ顕微鏡においては、標本からの光を光ファイバへ標本の光を導入することができる。さらに、光ファイバを介して、標本からの光をスキャナユニットの外部へ出力できる。
【００１６】
３．  本発明の別のレーザ顕微鏡は、第２項のレーザ顕微鏡において、前記外部ユニットは、前記標本からの光を基に分光データを取得する分光ユニットであることを特徴とする。
【００１７】
このレーザ顕微鏡においては、光ファイバへ標本からの光を導入して、分光データを取得することができる。
【００１８】
４．  本発明の別のレーザ顕微鏡は、第１項〜第３項のレーザ顕微鏡において、前記平行平面板状の光学素子は、前記光軸に対し略直交する方向の第１の回転軸を中心に回転し、かつ、前記光軸に対し略直交し、かつ、前記第１の回転軸に対して直交する第２の回転軸を中心に回転することを可能にした平行平面板状の光学素子であることを特徴とする。
【００１９】
このレーザ顕微鏡においては、光焦点絞りの中心位置と標本からの光の結像位置の中心を１枚の平行平面板状の光学素子により調整することができるので、小型化ができる。
【００２０】
５．  本発明の別のレーザ顕微鏡は、第１項〜第３項のレーザ顕微鏡において、前記レーザ顕微鏡は、前記光路分割手段の切り換え動作に応じて、前記平行平面板状の光学素子の傾きを切り換えられた光路分割手段に予め定められた傾き量に調整する駆動手段および制御手段を、さらに備えていることを特徴とする。
【００２１】
このレーザ顕微鏡においては、種類の異なる光路分割手段が切り換え可能に設けられている場合に、各光路分割手段が光軸に対して微小な角度ずれを持っていても、その角度ずれを補正するように予め設定された傾き量に平行平面板状の光学素子の傾きを調整することで、どの光路切り換え手段が選択されても光軸のずれを自動的に補正することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００２３】
第一実施形態
本実施形態は、レーザ顕微鏡に向けられている。図１は、本発明の第一実施形態のレーザ顕微鏡の構成を概略的に示している。
【００２４】
＜構成＞
図１に示されるように、レーザ顕微鏡はレーザユニット１を有し、レーザユニット１は、レーザ光源として、４８８ｎｍの波長の光を発振するアルゴンレーザ２と、５４３ｎｍの波長の光を発振するヘリウムネオンレーザ（ＨｅＮｅ・Ｇ）３を有している。アルゴンレーザ２とヘリウムネオンレーザ３の前方には、それぞれ、レーザ光路を結合して４８８ｎｍと５４３ｎｍの波長の光を合成するためのミラー４とダイクロイックミラー５が配置されている。ダイクロイックミラー５により導かれたレーザ光路上には、４８８ｎｍと５４３ｎｍの波長の光の選択を行う音響光学可変フィルタ（以下、ＡＯＴＦとする）６が配置されている。
【００２５】
レーザユニット１は、シングルモードファイバ７を介して、スキャナユニット８が接続されている。スキャナユニット８は、シングルモードファイバ７の出射側に、ＡＯＴＦ６からのレーザ光を平行光にするコリメートレンズ９を有している。コリメートレンズ９の平行光の光路上には、光路分割手段である複数のビームスプリッタ１０ａと１０ｂと１０ｃを有するビームスプリッタユニット１０が配置されている。ビームスプリッタユニット１０は、回転ターレットから成り、ビームスプリッタ１０ａと１０ｂと１０ｃは、ターレットの同心円上に配置されている。ビームスプリッタユニット１０はモータ１０ｄにより回転可能であり、これにより、ビームスプリッタ１０ａと１０ｂと１０ｃは、光路に対して選択的に切り換え可能となっている。すなわち、ビームスプリッタ１０ａと１０ｂと１０ｃのいずれか一つが光路上に配置され得る。ビームスプリッタ１０ａは、全ての波長域にわたり反射率２０％、透過率８０％の特性を有する。ビームスプリッタ１０ｂは、４８８ｎｍの波長を反射し、それ以外の波長を透過する。ビームスプリッタ１０ｃは、４８８ｎｍと５４３ｎｍの波長を反射し、それ以外の波長を透過する。
【００２６】
ビームスプリッタユニット１０の反射光路上には、レーザ光を二次元走査するＸＹスキャナミラー１１が配置されている。ＸＹスキャナミラー１１で二次元走査されたレーザ光は、顕微鏡本体側の瞳投影レンズ１２、結像レンズ１３、対物レンズ１４を介して、標本１５の焦点位置１５ａ上に結像される。標本１５から発生された蛍光は、レーザ光と逆の光路をたどって対物レンズ１４、結像レンズ１３、瞳投影レンズ１２、ＸＹスキャナミラー１１を介して、ビームスプリッタユニット１０まで戻る。
【００２７】
ビームスプリッタユニット１０の透過光路上には反射ミラー１６が配置され、この反射ミラー１６の反射光路上には共焦点レンズ１７が配置され、この共焦点レンズ１７の集光位置には共焦点絞り２２が配置されている。共焦点絞り２２は、駆動装置２２ａにより対物レンズ１４の瞳径に適した共焦点絞り径にすることが可能である。共焦点レンズ１７と共焦点絞り２２の間には、平行平面板状の光学素子１９が配置されており、共焦点レンズ１７により集光した蛍光が光学素子１９に入射する。
【００２８】
平行平面板状の光学素子１９は、光軸１８に略直交する第１の回転軸２０を中心に第１の駆動装置２０ａにより回転され得る。さらに、平行平面板状の光学素子１９は、矢視図Ａに示されるように、光軸１８に略直交すると共に第１の回転軸２０にも直交する第２の回転軸２１を中心に第２の駆動装置２１ａにより回転され得る。つまり、平行平面板状の光学素子１９は、光軸１８に直交し互いに直交する二本の軸を中心として、光軸１８に対する傾きが変更可能である。
【００２９】
平行平面板状の光学素子１９を透過した蛍光は、共焦点絞り２２を通過して拡散光となり、コリメートレンズ２３により平行光となる。その後スキャナユニット内の分光ユニット２４に入射する。
【００３０】
分光ユニット２４の光路上には、ミラー面が回折格子であるガルバノミラー２５（以下、回折格子ガルバノミラーと称する）が配置されている。この回折格子ガルバノミラーは、回折格子面を図示の回転方向２５ａに回転させることが可能である。これにより、回折格子により分散した各波長の蛍光の反射方向を変えることが可能である。
【００３１】
回折格子ガルバノミラー２５により分散された光路上には、回折格子ガルバノミラー２５の分散面の回転中心を前側焦点位置として集光レンズ２６が配置されている。この集光レンズ２６の結像位置にはスリット２７が配置されている。このスリット２７は駆動装置２７ａによりそのスリット幅を変更することが可能である。スリット２７の後方には、サイドオン型のフォトマルチブライヤーが蛍光の分散方向と受光面の長手方向が一致するように配置されている。
【００３２】
ビームスプリッタユニット１０のモータ１０ｄと、平行平面板状の光学素子１９の第１の駆動装置２０ａと第２の駆動装置２１ａとには、制御ユニット２９が接続されている。この制御ユニット２９は、ビームスプリッタユニット１０の切り換えを制御するとともに、共焦点レンズ１７による結像位置を共焦点絞り２２の中心へ導くための平行平面板状の光学素子１９の傾きを制御する。
【００３３】
＜作用＞
制御ユニット２９によりビームスプリッタユニット１０のビームスプリッタ１０ａを光路上に切り換え、レーザユニット１の４８８ｎｍの波長の光を発振するアルゴンレーザ２と５４３ｎｍの波長の光を発振するヘリウムネオンレーザ３からのレーザ光により標本１５から発生する蛍光の分析データを取得する場合を説明する。
【００３４】
レーザユニット１のＡＯＴＦ６を介して出力される４８８ｎｍの波長と５４３ｎｍの波長のレーザ光は、シングルモードファイバ７を介してスキャナユニット８に導かれる。スキャナユニット８に導かれたレーザ光は、コリメートレンズ９で平行光になって、ビームスプリッタ１０ａで反射され、ＸＹスキャナミラー１１で二次元走査され、瞳投影レンズ１２、結像レンズ１３、対物レンズ１４を介して標本１５に結像される。
【００３５】
標本１５から発生された蛍光は、レーザ光と逆の経路をたどって対物レンズ１４、結像レンズ１３、瞳投影レンズ１２、ＸＹスキャナミラー１１を介してビームスプリッタ１０ａまで戻る。ビームスプリッタ１０ａまで戻った蛍光は、このビームスプリッタ１０ａを透過し、反射ミラー１６で反射され、共焦点レンズ１７を介して共焦点絞り２２上に結像される。
【００３６】
ビームスプリッタ１０ａの角度誤差などにより共焦点絞り２２での結像位置が中心からずれることがある。その場合には、制御ユニット２９によって制御される第１の駆動装置２０ａおよび第２の駆動装置２１ａにより平行平面板状の光学素子１９を第１の回転軸２０と第２の回転軸２１を中心に回転させて、蛍光を光軸１８に平行に移動させることにより、共焦点絞り２２の中心を共焦点レンズ１７の結像位置に一致させる。
【００３７】
制御ユニット２９は、好ましくは、ビームスプリッタユニット１０に保持されるビームスプリッタ１０ａと１０ｂと１０ｃの角度誤差に基づいて、第１の駆動装置２０ａと第２の駆動装置２１ａによる補正情報、つまり、共焦点レンズ１７の結像位置に共焦点絞り２２の中心を一致させるための補正情報を予め記憶している。制御ユニット２９は、この補正情報に基づいて、第１の駆動装置２０ａと第２の駆動装置２１ａを制御して、平行平面板状の光学素子１９の光軸１８に対する傾きを使用するビームスプリッタに応じた傾きに調整する。
【００３８】
制御ユニット２９は、不図示の記憶手段を有しており、その記憶手段に、ビームスプリッタユニット１０に保持されるビームスプリッタ１０ａと１０ｂと１０ｃの角度誤差に応じた第１の駆動装置２０ａと第２の駆動装置２１ａによる補正情報、例えば生産時に取得した共焦点レンズ１７の結像位置と共焦点絞りの中心位置のずれが予め記憶されている。
【００３９】
共焦点絞り２２を通過した蛍光は拡散光であり、コリメートレンズ２３により平行光となる。平行光となった蛍光は分光ユニット２４に導入され、回折格子ガルバノミラー２５に入射して回折格子の分散作用により、スペクトル成分へ分解される。スペクトル分解された蛍光は、集光レンズ２６によりスリット２７上に結像する。このとき、スリット２７のスリット幅を駆動装置２７ａにより変えることで、フォトマルチプライヤーで受光するスペクトル幅を変えることができる。また、回折格子ガルバノミラーを回転（走査）することで、受光できるスペクトル波長範囲を変えることができる。つまり、スリット２７のスリット幅の設定と回折格子ガルバノミラー２５の走査を行うことで、分光データの取得が可能である。
【００４０】
従って、標本１５上で走査されるレーザ光の走査ピクセルごとに予め設定したスリット幅の設定（スペクトル成分の分解能の設定）で回折格子ガルバノミラー２５の走査を行うことで、分光データの取得を行う。
【００４１】
このとき、平行平面板状の光学素子１９の傾き調整により共焦点絞り２２上の結像位置の中心を一致させているので、回折格子ガルバノミラーへ入射する蛍光に角度ずれが生じることがない。このため、常に回折格子で分散される各スペクトル成分の分散角度が安定し、スペクトル成分データの情報が安定した分光データを取得することができる。
【００４２】
補足として、ビームスプリッタユニット１０に保持されるビームスプリッタ１０ａと１０ｂと１０ｃの角度誤差に応じた第１の駆動装置２０ａと第２の駆動装置２１ａによる補正情報の取得方法について以下に説明する。
【００４３】
標本１５として、蛍光を発生する試料（例えば蛍光板）を用いて、アルゴンレーザ２からの４８８ｎｍの波長レーザ光により標本から発生する蛍光の分光データを取得する。ここで、分光ユニット２４内の回折格子ガルバノミラー２５の回転角を一定の角度に固定し、スリット２７のスリット幅を駆動装置２７ａにより最大のスリット幅にする。これは、フォトマルチプライヤーで受光する蛍光の光量を効率よく受光するためである。なお、回折格子ガルバノミラー２５を４８８ｎｍの波長より長い波長がスリット２７を通過しフォトマルチプライヤー２８で受光される角度にしておくとより効果的である。
【００４４】
次に、ＸＹスキャナミラー１１を二次元走査しながら、第１の駆動装置２０ａを駆動して、平行平面板状の光学素子１９を第１の回転軸２０を中心に回転させる。このとき第２の駆動装置２１ａは停止させておく。第１の駆動装置２０ａの駆動により、共焦点レンズ１７を通過した蛍光は、光軸１８に平行に移動される。結像位置の中心が共焦点絞り２２の中心に近づくにつれて、フォトマルチプライヤー２８で受光する光量が大きくなり、結像位置の中心と共焦点絞り２２の中心が最も近づいたとき最大の光量が受光される。
【００４５】
そのまま第１の回転軸２０を中心に平行平面板状の光学素子１９を回転させると、フォトマルチプライヤー２８で受光される光量が小さくなるので、この時点でＸＹスキャナミラー１１の走査を停止し、光量が最大となった時の第１の駆動装置２０ａの状態を補正情報として図示しない記憶手段に記憶させる。
【００４６】
第２の駆動装置２１ａについても同様にＸＹスキャナミラー１１を走査しながら、第２の回転軸２１を中心に平行平面板状の光学素子１９を回転させる。これにより、蛍光が光軸１８に平行に移動するので、結像位置の中心と共焦点絞り２２の中心が最も近づいたとき光量が最大となる。この状態を第２の駆動装置２１ａの補正情報として図示しない記憶手段に記憶させる。
【００４７】
これら二つの記憶した補正情報の位置の周辺に共焦点絞り２２の中心位置があるので、先ほど得られた二つの補正情報の位置を中心として、その周辺に蛍光の主光線が移動するように特定の間隔で各駆動装置を駆動して、平行平面板状の光学素子１９の傾きを変えながら二次元走査を行う。この調整においてフォトマルチプライヤー２８で受光される光量が最大となるところが、共焦点絞り２２の中心と共焦点レンズ１７の結像位置とが一致したところとなる。
【００４８】
このとき得られたそれぞれの補正情報を、記憶手段を用いて記憶させることで、第１の駆動装置２０ａと第２の駆動装置２１ａの二つの補正情報として扱うことができる。従って、ビームスプリッタ１０ａに対する共焦点レンズ１７の結像位置と共焦点絞り２２の中心位置のずれを調整することができる。
【００４９】
この調整をビームスプリッタ１０ｂと１０ｃにも適用することで、いずれのビームスプリッタが光路上に選択されても、正確に共焦点レンズ１７の結像位置と共焦点絞り２２の中心位置を合わせることができる。
【００５０】
なお、第１の駆動装置２０ａと第２の駆動装置２１ａには、予め回転可能な領域を設定しておくことで、補正情報を回転角度のデータをして適用することができる。
【００５１】
＜効果＞
本実施形態では、共焦点絞りを出射する光線の光軸の角度、位置が常に一定なので、分光データを取得する場合に分散素子へ入射する光線の角度を常に一定に保つことができ、スペクトル成分データの情報が安定した分光が常に行える。
【００５２】
また、共焦点絞りを通過しているので光軸方向の共焦点効果を得ることができ、共焦点での分光データを取得することができる。
【００５３】
第二実施形態
本実施形態は、別のレーザ顕微鏡に向けられている。図２は、本発明の第二実施形態のレーザ顕微鏡の構成を概略的に示している。図２において、図１に示された部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【００５４】
＜構成＞
図２に示されるように、本実施形態のレーザ顕微鏡においては、共焦点絞り２２とコリメートレンズ２３より後方の光路上に、ダイクロイックミラーユニット３０とダイクロイックミラーユニット３１、集光レンズ３４、光ファイバ３５とが配置されている。また、スキャナユニット８の外部には光ファイバ３５を介して、分光ユニット３６が接続されている。
【００５５】
ダイクロイックミラーユニット３０は、回転ターレットから成り、ターレットの同心円上には反射ミラー３０ａとダイクロイックミラー３０ｂと平行板ガラス３０ｃとが配置されている。反射ミラー３０ａは全ての波長域の光を反射する。ダイクロイックミラー３０ｂは、５６０ｎｍより短い波長を反射し、これより長い波長を透過する。平行板ガラス３０ｃは全ての波長域の光を透過する。ダイクロイックミラーユニット３０はモータ３０ｄにより回転可能であり、これにより、反射ミラー３０ａとダイクロイックミラー３０ｂと平行板ガラス３０ｃは、光路に対して選択的に切り換え可能となっている。すなわち、反射ミラー３０ａとダイクロイックミラー３０ｂと平行板ガラス３０ｃのいずれか一つが光路上に配置され得る。さらに、ダイクロイックミラーユニット３０の反射光路上には、バリアフィルタ３２ａと光検出器であるフォトマルチプライヤー３３ａが配置されている。
【００５６】
ダイクロイックミラーユニット３１は、ダイクロイックミラーユニット３０と同様に、回転ターレットから成り、ターレットの同心円上には反射ミラー３１ａと平行板ガラス３１ｃが配置されている。反射ミラー３１ａは全ての波長域の光を反射し、平行板ガラス３１ｃは全ての波長域の光を透過する。ダイクロイックミラーユニット３１はモータ３１ｄにより回転可能であり、これにより、反射ミラー３１ａと平行板ガラス３１ｃは、光路に対して選択的に切り換え可能となっている。すなわち、反射ミラー３１ａと平行板ガラス３１ｃのいずれか一方が光路上に配置され得る。さらに、ダイクロイックミラーユニット３１の反射光路上には、バリアフィルタ３２ｂと光検出器であるフォトマルチプライヤー３３ｂが配置されている。
【００５７】
ダイクロイックミラーユニット３０のモータ３０ｄと、ダイクロイックミラーユニット３１のモータ３１ｄは、制御ユニット２９に接続されている。
【００５８】
また、集光レンズ３４の結像位置には、光ファイバ３５の端面３５ａの中心がくるように予め調整されている。
【００５９】
分光ユニット３６は、特に詳述しないが、分光データを取得できる構成を有し、例えば、湾曲素子と微小ミラーアレイと検出器とを用いたものや、入射スリットと回折格子とＣＣＤなどのマルチチャンネル検出器とを組み合わせたものなどがある。
【００６０】
＜作用＞
第一実施形態と同様に標本１５から発生する蛍光の分析データを取得する場合を説明する。
【００６１】
制御ユニット２９により、ビームスプリッタユニット１０のビームスプリッタ１０ａ、ダイクロイックミラーユニット３０の平行板ガラス３０ｃ、ダイクロイックミラーユニット３１の平行板ガラス３１ｃをそれぞれ光路上に配置し、レーザユニット１の４８８ｎｍの波長の光を発振するアルゴンレーザ２と５４３ｎｍの波長の光を発振するヘリウムネオンレーザ３からレーザ光を発振し、ＸＹスキャナミラー１１により標本１５上を二次元走査する。
【００６２】
標本１５から発生された蛍光は、第一実施形態と同様に、スキャナユニット８内の光学系を通過し、共焦点絞り２２を通過し、コリメートレンズ２３で平行光となる。
【００６３】
コリメートレンズ２３により平行光になった蛍光は、ダイクロイックミラーユニット３０の平行板ガラス３０ｃと、ダイクロイックミラーユニット３１の平行板ガラス３１ｃとを通過し、集光レンズ３４により光ファイバ３５の端面３５ａの中心に結像する。
【００６４】
光ファイバ３５の端面３５ａに入射した蛍光は、分光ユニット３６に取り込まれ、分光データが取得される。このとき取得される分光データは、標本１５上で走査されるレーザ光の各走査ピクセルに対応する標本位置に相当するものである。
【００６５】
＜効果＞
このように、本実施形態においては、集光レンズ３４を用いて、共焦点絞り２２とのリレー光学系を配置することで、標本１５からの蛍光の集光位置を、常に分光ユニット３６への光ファイバ３５の端面３５ａの中心に一致させることができるので、蛍光量の損失を最小限に押さえることができ、常に安定した分光データを取得することができる。
【００６６】
また、光ファイバ３５の特性にあった集光レンズ３４を設計することで、光ファイバ３５の特性にあった最適な光学設計を容易に実現することができる。
【００６７】
また、集光レンズ３４と光ファイバ３５は、ビームスプリッタユニット１０に起因する共焦点レンズ１７の結像位置と共焦点絞り２２の中心位置ずれの調整によらず、常に光軸が固定されているため、難しい光学調整や調整機構を必要としない。
【００６８】
なお、光ファイバ３５を介して接続されている分光ユニット３６の代わりに、量子効率の高いアバランシェフォトダイオード等の外部ユニットを接続することも可能である。
【００６９】
これまで、図面を参照しながら本発明の実施の形態を述べたが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、標本からの光を分光ユニットや外部ユニット導入用光ファイバへ容易に導くことができるレーザ顕微鏡を提供できる。より詳しくは、分光ユニット内の分散素子への光の入射角度を一定にでき、各スペクトル成分の情報が安定した分光データを取得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】本発明の第一実施形態のレーザ顕微鏡の構成を概略的に示している。
【図２】本発明の第二実施形態のレーザ顕微鏡の構成を概略的に示している。
【符号の説明】
１…レーザユニット、２…アルゴンレーザ、３…ヘリウムネオンレーザ、４…ミラー、５…ダイクロイックミラー、６…音響光学可変フィルタ、７…シングルモードファイバ、８…スキャナユニット、９…コリメートレンズ、１０…ビームスプリッタユニット、１０ａ〜１０ｃ…ビームスプリッタ、１０ｄ…モータ、１１…ＸＹスキャナミラー、１２…瞳投影レンズ、１３…結像レンズ、１４…対物レンズ、１６…反射ミラー、１７…共焦点レンズ、１９…光学素子、２０ａ…第１の駆動装置、２１ａ…第２の駆動装置、２３…コリメートレンズ、２４…分光ユニット、２５…ガルバノミラー、２６…集光レンズ、２７…スリット、２７ａ…駆動装置、２８…フォトマルチプライヤー、２９…制御ユニット、３０…ダイクロイックミラーユニット、３０ａ…反射ミラー、３０ｂ…ダイクロイックミラー、３０ｃ…平行板ガラス、３０ｄ…モータ、３１…ダイクロイックミラーユニット、３１ａ…反射ミラー、３１ｃ…平行板ガラス、３１ｄ…モータ、３２ａ…バリアフィルタ、３２ｂ…バリアフィルタ、３３ａ…フォトマルチプライヤー、３３ｂ…フォトマルチプライヤー、３４…集光レンズ、３５…光ファイバ、３６…分光ユニット。
【図１】
2005031246.tif 000003
【図２】
2005031246.tif 000004