(57)【要約】【課題】高速と低速の走査を選択的に可能にした共焦点顕微鏡を提供することを目的とする。【解決手段】レーザ光源１からのレーザ光を対物レンズ８を介して試料９上に集光させるとともに、レーザ光を、互いに直交する振動軸を有する第１のガルバノミラー４と第２のガルバノミラー６により試料９上で２次元走査するようにしたものであって、これら第１のガルバノミラー４と第２のガルバノミラー６のうち、第１のガルバノミラー４の振動軸４２上に、支持体を振動中心として所定の共振周波数で振動可能にしたマイクロミラーユニット５を設けている。【選択図】    図１
2005017642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光を試料上に集光させる対物レンズと、
互いに直交する振動軸を有する第１および第２のガルバノミラーを有し、前記光を前記試料上で２次元走査させる２次元走査手段と、
前記第１のガルバノミラーの振動軸上にあって、所定の共振周波数で振動可能にしたミラーを有する共振ミラー手段と、  を具備し、
高速走査時、前記共振ミラー手段を共振周波数で振動させて主走査を行なうと同時に前記第１のガルバノミラーの振動軸を振動させて副走査を行ない、低速走査時、前記共振ミラー手段を固定し、前記第２のガルバノミラーの振動軸を振動させて主走査を行なうと同時に前記第１のガルバノミラーの振動軸を振動させて副走査を行なうことを特徴とする共焦点顕微鏡。
【請求項２】
光源と、
前記光源からの光を試料上に集光させる対物レンズと、
互いに直交する振動軸を有する第１および第２のガルバノミラーを有し、前記光を前記試料上で２次元走査させる２次元走査手段と、
前記第１のガルバノミラーの振動軸上にあって、所定の共振周波数で振動可能にしたミラーを有する共振ミラー手段と、  を具備し、
高速走査時、前記共振ミラー手段を共振周波数で振動させて主走査を行なうと同時に前記第２のガルバノミラーの振動軸を振動させて副走査を行ない、低速走査時、前記共振ミラー手段を固定し、前記第１のガルバノミラーの振動軸を振動させて主走査を行なうと同時に前記第２のガルバノミラーの振動軸を振動させて副走査を行なうことを特徴とする共焦点顕微鏡。
【請求項３】
光源と、
前記光源からの光を試料上に集光させる対物レンズと、
互いに直交する振動軸を有する第１および第２のガルバノミラーを有し、前記光を前記試料上で２次元走査させる２次元走査手段と、
前記第１のガルバノミラーの振動軸上にあって、所定の共振周波数で振動可能にしたミラーを有する共振ミラー手段と、  を具備し、
高速走査時、前記共振ミラー手段を共振周波数で振動させて主走査を行なうと同時に前記第２のガルバノミラーの振動軸を振動させて副走査を行ない、低速走査時、前記共振ミラー手段を固定し、前記第２のガルバノミラーの振動軸を振動させて主走査を行なうと同時に前記第１のガルバノミラーの振動軸を振動させて副走査を行なうことを特徴とする共焦点顕微鏡。
【請求項４】
前記共振ミラー手段は、前記第１のガルバノミラーの振動軸と直交する方向の振動軸を中心に振動可能に設けられることを特徴とする請求項１記載の共焦点顕微鏡。
【請求項５】
前記共振ミラー手段は、前記第１のガルバノミラーの振動軸に沿った方向の振動軸を中心に振動可能に設けられることを特徴とする請求項２または３記載の共焦点顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料に対してレーザ光を２次元走査し、試料からの光を検出する共焦点顕微鏡に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
共焦点顕微鏡は、レーザ光源からのレーザ光を対物レンズにより試料上に集光させ、その集光点をスキャナを用いて光学的に２次元走査し、試料からの光（特に蛍光）を再び対物レンズを通し、光検出器で検出し、２次元の情報を得るようにしている。
【０００３】
従来、このような共焦点顕微鏡として、例えば、図７に示すような構成のものが知られている。この場合、レーザ光源１０１から出射される励起光としてのレーザ光の光路上にダイクロックミラー１０２が配置されている。ダイクロックミラー１０２は、蛍光を励起するレーザの波長を反射し、蛍光波長は透過するようになっている。
【０００４】
ダイクロックミラー１０２の反射光路上には、ＸＹ走査を行う２つのガルバノミラー１０３、瞳リレーレンズ１０４、対物レンズ１０５を介して試料１０６が配置されている。試料１０６は、ステージ１０７の上に配置されている。
【０００５】
ダイクロックミラー１０２の試料１０６に対する透過光路上には、集光レンズ１０８、ピンホール１０９を介して、試料１０６からの蛍光を光電変換するための光検出器１１０が配置されている。この光検出器１１０には、コンピュータ（ＰＣ）１１１が接続されている。
【０００６】
このような構成において、レーザ光源１０１からレーザ光が発せられると、レーザ光は、ダイクロックミラー１０２で反射される。この反射されたレーザ光は、２つのガルバノミラー１０３で反射され、瞳リレーレンズ１０４を介して対物レンズ１０５に入射する。この場合、瞳リレーレンズ１０４は、ガルバノミラー１０３の位置が対物レンズ１０５の瞳面と共役になるような光学配置にしており、これにより、ガルバノミラー１０３の角度を振ることで、対物レンズ１０５の瞳面に入射するレーザ光の入射角が変化し、焦点面でレーザスポットが光軸に対して垂直な面内で２次元に走査するようになる。対物レンズ１０５に入射したレーザ光が、対物レンズ１０５の焦点近傍に配置された試料１０６に入射すると、試料１０６では入射した励起光により蛍光が発生する。この蛍光は、対物レンズ１０５、瞳リレーレンズ１０４、ガルバノミラー１０３を介してダイクロックミラー１０２に達し、蛍光である長い波長が透過して集光レンズ１０８でピンホール１０９に収束される。ピンホール１０９は対物レンズ１０５の焦点と光学的に共役であるので、試料１０６からの蛍光のうち合焦の成分はピンホール１０９を通過するが、非合焦の成分は広がってしまうため、ほとんどピンホール１０９を透過できない。ピンホール１０９を透過した、焦点のあっている成分は、光検出器１１０に入力されて光電変換され、ＰＣ１１１でＡ／Ｄ変換された後、ＰＣ１１１の不図示のメモリに記憶される。
【０００７】
以上の動作により得られるのは、試料１０６上の１点の情報だけである。
【０００８】
この場合、ガルバノミラー１０３は、互いに垂直な方向に振動し、光軸の方向をＺ軸、光軸と垂直な面をＸ−Ｙ平面とすれば、一方が高速なＸ軸、もう一方が低速なＹ軸の走査を行なうようになっている。これにより、ガルバノミラー１０３を振動させながら、Ｘ軸およびＹ軸の走査を繰り返すことで、ＸＹ面の２次元画像を得ることができる。また、ステージ１０７により試料１０６を対物レンズ１０５の光軸に対して上下（Ｚ軸方向）に移動させ、対物レンズ１０５の焦点を試料１０６に対して相対的に少量ずつ移動させながら、上述のＸＹ走査を繰り返し行うことにより、試料１０６の３次元構造を観察することもできる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平５−２７１７８号公報
【００１０】
【特許文献２】
特開２００１−１６６２４号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このように構成した共焦点顕微鏡による焦点移動の方法では、次のような欠点がある。
【００１２】
例えば、十分な明るさを有する蛍光サンプルや、生体の動的な状態を観察したいときなどは、短時間でうちに２次元画像を取得することが望ましい。
【００１３】
しかし、上述した共焦点顕微鏡などで通常使われているガルバノミラー１０３は、高速なものでも１ｋＨｚ以下である。このために、例えば１０００×１０００画素のデータを取得するのに１秒以上もかかってしまう。
【００１４】
一方、より高速走査を可能にするものとして、共振タイプのガルバノミラーである、例えばマイクロミラーが知られている。この種の共振ガルバノミラーは、４ｋＨｚや８ｋＨｚで走査することが可能なので、上記と同じ画像データの取得には、通常使われているガルバノミラー１０３と比べて１／４〜１／８の時間しかかからない。
【００１５】
しかし、このような共振ガルバノミラーは、共振タイプであるため一定の周波数でしか走査することができない。このため、明るさが不足した暗い蛍光サンプルの２次元画像を取得したい場合、時間をかけて低速で走査するようなことができない。
【００１６】
そこで、従来、特許文献１に開示されるようにガルバノミラーに代わりに音響光学偏向素子を用いることで、高速でも低速でも走査可能としたものが考えられている。
【００１７】
しかしながら、このような音響光学偏向素子を使う方法は、音響光学偏向素子の特性から、ガルバノミラーに比べて小さい角度でしかスキャンできないため、走査できる範囲が小さくなり、観察範囲が狭くなってしまう。これを避けるために、光学系を工夫するなど考えられるが、光学系が長くなってしまい、全体として非常に大きな装置になってしまう。
【００１８】
また、特許文献２に開示されるように高速用と低速用のミラー駆動装置を同軸で直線的に組み合わせた親子駆動方式の偏向装置も考えられている。このような親子駆動方式の偏向装置は、２次元走査を行なう場合は、同様な偏向装置を２組用意し、それぞれミラーを直交する向きに組み合わせることで２次元走査を得られるようにしている。
【００１９】
しかしながら、このような偏向装置は、低速用のミラー駆動装置の駆動時に、高速用のミラー駆動装置が負荷として加わるため、低速時の駆動速度が大幅に制限されてしまい、低速走査のスピードが一般のガルバノメータスキャナに比べて遅くなるという問題がある。このことは、２次元走査する場合、高速性の要求される主走査方向に対して、低速走査方向の駆動速度が極端に制限されるため、全体として２次元走査速度（描画速度）が大幅に低下してしまうという問題を生じる。
【００２０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、高速と低速の走査を選択的に可能にした共焦点顕微鏡を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、光源と、前記光源からの光を試料上に集光させる対物レンズと、互いに直交する振動軸を有する第１および第２のガルバノミラーを有し、前記光を前記試料上で２次元走査させる２次元走査手段と、前記第１のガルバノミラーの振動軸上にあって、所定の共振周波数で振動可能にしたミラーを有する共振ミラー手段と、を具備し、高速走査時、前記共振ミラー手段を共振周波数で振動させて主走査を行なうと同時に前記第１のガルバノミラーの振動軸を振動させて副走査を行ない、低速走査時、前記共振ミラー手段を固定し、前記第２のガルバノミラーの振動軸を振動させて主走査を行なうと同時に前記第１のガルバノミラーの振動軸を振動させて副走査を行なうことを特徴としている。
【００２２】
請求項２記載の発明は、光源と、前記光源からの光を試料上に集光させる対物レンズと、互いに直交する振動軸を有する第１および第２のガルバノミラーを有し、前記光を前記試料上で２次元走査させる２次元走査手段と、前記第１のガルバノミラーの振動軸上にあって、所定の共振周波数で振動可能にしたミラーを有する共振ミラー手段と、  を具備し、高速走査時、前記共振ミラー手段を共振周波数で振動させて主走査を行なうと同時に前記第２のガルバノミラーの振動軸を振動させて副走査を行ない、低速走査時、前記共振ミラー手段を固定し、前記第１のガルバノミラーの振動軸を振動させて主走査を行なうと同時に前記第２のガルバノミラーの振動軸を振動させて副走査を行なうことを特徴としている。
【００２３】
請求項３記載の発明は、光源と、前記光源からの光を試料上に集光させる対物レンズと、互いに直交する振動軸を有する第１および第２のガルバノミラーを有し、前記光を前記試料上で２次元走査させる２次元走査手段と、前記第１のガルバノミラーの振動軸上にあって、所定の共振周波数で振動可能にしたミラーを有する共振ミラー手段と、を具備し、高速走査時、前記共振ミラー手段を共振周波数で振動させて主走査を行なうと同時に前記第２のガルバノミラーの振動軸を振動させて副走査を行ない、低速走査時、前記共振ミラー手段を固定し、前記第２のガルバノミラーの振動軸を振動させて主走査を行なうと同時に前記第１のガルバノミラーの振動軸を振動させて副走査を行なうことを特徴としている。
【００２４】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記共振ミラー手段は、前記第１のガルバノミラーの振動軸と直交する方向の振動軸を中心に振動可能に設けられたことを特徴としている。
【００２５】
請求項５記載の発明は、請求項２または３記載の発明において、前記共振ミラー手段は、前記第１のガルバノミラーの振動軸に沿った方向の振動軸を中心に振動可能に設けられたことを特徴としている。
【００２６】
この結果、本発明によれば、互いに直交する振動軸を有する２つのガルバノメータの一方振動軸に共振ミラー手段を取り付け、高速走査の場合は、共振ミラーを振動させＸ走査（主走査）を行い、２つのガルバノメータの一方を振動させてＹ走査（副走査）を行い、また、走査の場合は、２つのガルバノメータを振動させることで、Ｘ走査（主走査）とＹ走査（副走査）を行うことで、試料からの光の明るさに合わせて最適な２次元スキャン速度を選択的に設定できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【００２８】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態が適用される共焦点顕微鏡の概略構成を示している。図において、１はレーザ光源で、このレーザ光源１から励起光として出射されるレーザ光の光路上には、ビームエキスパンダ２、ダイクロックミラー３が配置されている。ダイクロックミラー３は、蛍光を励起するレーザ光の波長を反射し、蛍光波長を透過するような特性を有している。
【００２９】
ダイクロックミラー３の反射光路上には、２次元走査手段として、直交する振動軸（後述する振動軸４２、６２）を有する第１のガルバノミラー４と第２のガルバノミラー６が配置されている。
【００３０】
第１のガルバノミラー４は、図２（ｂ）に示すようにガルバノミラー本体４１と振動軸４２を有するもので、ここでは振動軸４２を、例えば５０Ｈｚで図示Ｈ方向に振動可能にしている。第１のガルバノミラー４の振動軸４２には、共振ミラー手段としてのマイクロミラーユニット５が取り付けられている。
【００３１】
マイクロミラーユニット５は、図３に示すように、光を反射するマイクロミラー５１が２つの支持体５２で支持されている。マイクロミラー５１の背面には、不図示の駆動コイルが配置されている。支持体５２と直交する方向のマイクロミラー５１の両側には、２つの永久磁石５３、５４が配置されている。
【００３２】
このように構成されたマイクロミラーユニット５は、駆動コイルに交流電流を流すことにより、永久磁石５３、５４との電磁作用によって支持体５２を振動中心として図２（ｂ）の矢印Ｖ方向に所定の共振周波数で振動するようになっている。この場合の共振周波数は、マイクロミラー５１と支持体５２により決定され、ここでは、例えば、４ｋＨｚに設定されている。
【００３３】
また、マイクロミラーユニット５は、支持体５２が第１のガルバノミラー４の振動軸４２と直交する方向になるように振動軸４２上に取り付けられている。つまり、マイクロミラーユニット５は、第１のガルバノミラー４の振動軸４２と直交する方向の振動軸（支持体５２）を中心に振動可能に設けられている。また、マイクロミラーユニット５は、振動軸４２の振動により、同振動軸４２の回りを図２（ｂ）の矢印Ｈ方向にも振動できるようになっている。
【００３４】
一方、第２のガルバノミラー６は、図２（ａ）に示すようにガルバノミラー本体６１の振動軸６２にミラー６３を取り付けたもので、ここでは振動軸６２を例えば０〜１ＫＨｚの範囲で図示Ｈ’方向に振動可能にしている。
【００３５】
図１に戻って、第２のガルバノミラー６の反射光路上には、瞳リレーレンズ７と対物レンズ８が配置されている。また、対物レンズ８の焦点近傍には、試料９配置されている。
【００３６】
ダイクロックミラー３の試料９対する透過光路上には、レンズ１０とピンホール１１およびホトマルチプライヤー（ＰＭＴ）１２が配置されている。
【００３７】
ピンホール１１は、対物レンズ８の焦点と光学的に共役な位置に配置され、試料９からの蛍光のうち合焦の成分を通過し、非合焦の成分を遮断して高い空間分解能を与えるためのものである。ＰＭＴ１２は、ピンホール１１を透過した、焦点のあっている蛍光の成分を受光し、光電変換により電気信号に変換するものである。
【００３８】
ＰＭＴ１２には、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）１３が接続されている。
【００３９】
ＰＣ１３には、コントローラ１７が接続されている。コントローラ１７には、第１のガルバノミラー４、第２のガルバノミラー６およびマイクロミラーユニット５をそれぞれ駆動するためのドライバ１４、１５、１６が接続されている。
【００４０】
次に、このように構成した実施の形態の作用について説明する。
【００４１】
いま、レーザ光源１からレーザ光が発せられると、レーザ光は、ビームエキスパンダ２を通って、ダイクロックミラー３で反射される。この反射したレーザー光は、第１のガルバノミラー４および第２のガルバノミラー６でさらに反射される。
【００４２】
この場合、第１のガルバノミラー４、マイクロミラーユニット５および第２のガルバノミラー６は、図２（ａ）（ｂ）に示す位置関係で配置されている。ダイクロックミラー３側から入射されるレーザ光Ｌは、第１のガルバノミラー４の振動軸４２に取り付けられたマイクロミラーユニット５で反射し、図示下方向に進み、第２のガルバノミラー６で反射して、今度は紙面に垂直手前側に進む。このままの状態では、図１に示す瞳リレーレンズ７に入射できないので、不図示のミラー又はプリズムを用いて、図２（ａ）の下方向に折り曲げるようにする。
【００４３】
このようにして第１のガルバノミラー４および第２のガルバノミラー６で反射されたレーザ光は、瞳リレーレンズ７を介して対物レンズ８に入射する。瞳リレーレンズ７は、第１のガルバノミラー４と第２のガルバノミラー６の位置の中間が対物レンズ８の瞳面と共役にするような光学配置にしている。これにより、対物レンズ８に入射したレーザ光は、対物レンズ８の焦点近傍に配置された試料９に励起光として入射する。
【００４４】
試料９では、入射したレーザ光により蛍光が発生する。この蛍光は、対物レンズ８、瞳リレーレンズ７、第２のガルバノミラー６と第１のガルバノミラー４を通り、ダイクロックミラー３に達し、蛍光である長い波長が透過し、レンズ１０を介してピンホール１１に収束される。
【００４５】
ピンホール１１は、対物レンズ８の焦点と光学的に共役である。これにより、試料９からの蛍光のうち合焦の成分は、ピンホール１１を通過するが、非合焦の成分は広がってしまうため、ほとんどピンホール１１を透過できない。ピンホール１１を透過した焦点のあっている成分は、ＰＭＴ１２で受光され、光電変換されたのち、ＰＣ１３に入力される。
【００４６】
このようにして、第１のガルバノミラー４、マイクロミラーユニット５および第２のガルバノミラー６を振動動作させながら、上述の動作を繰り返すことにより、２次元画像を取得することができる。
【００４７】
次に、高速に画像を取得する具体例として、高速に走査を行い５１２×５１２画素の画像を取得する場合を説明する。
【００４８】
この場合、第２のガルバノミラー６の動作を停止させておく。そして、ＰＣ１３からコントローラ１７に指示を与え、ドライバー１６からマイクロミラーユニット５に対し、図４（ａ）に示すようにマイクロミラーユニット５の共振周波数（４ｋＨｚ）と同じ周期の矩形波（又は正弦波）のＸドライブ信号を出力する。マイクロミラーユニット５は、図３に示すように駆動コイル（不図示）に交流電流が供給され、永久磁石５３、５４との電磁作用によりマイクロミラー５１が支持体５２を軸として図２（ｂ）の矢印Ｖの方向に４ｋＨｚで振動する。このときのマイクロミラー５１の振れ角位置は、図４（ｂ）に示すように正弦波状になる。そして、マイクロミラー５１の１回の往復振動を行ううちの片道の振動で、図４（ｃ）に示すような５１２個のトリガ信号を発生し、各トリガ信号ごとに上述した蛍光検出から光電変換までの動作を繰り返すことで、Ｘ走査（主走査）方向の１ライン分の画像を取得する。
【００４９】
ここでは、マイクロミラーユニット５の共振周波数が４ｋＨｚなので、１ライン分の画像データ取得には１／４０００＝２５０μｓｅｃの時間がかかる。このような動作を、マイクロミラー５１が５１２周期振動する間繰り返して行う（図４（ｄ））。また、この間にＰＣ１３からコントローラ１７に指示を与え、ドライバ１４から第１のガルバノミラー４に対し、図４（ｅ）に示すようなノコギリ波状の信号を加え、第１のガルバノミラー４の振動軸４２を１方向に動かしＹ走査（副走査）を行う。これにより、５１２ｘ５１２画素の画像を取得するのに要する時間は、２５０μｓｅｃｘ５１２＝０．１２８ｓｅｃになり、およそ、１秒間に８枚の画像を取得できることになる。
【００５０】
次に、低速で画像を取得する場合、具体例として、低速に走査を行い５１２×５１２画素の画像を取得する場合を説明する。
【００５１】
この場合、マイクロミラーユニット５の動作は停止させておく。そして、ＰＣ１３からコントローラ１７に指示を与え、ドライバー１５から第２のガルバノミラー６に対し、図５（ａ）に示すように上限の周波数（ここでは１ＫＨｚ）以下の三角波信号（例えば５００Ｈｚ）をＸドライブ信号として出力する。すると、第２のガルバノミラー６は、ミラー６３を入力された信号にほぼ比例する振れ角位置で図示Ｈ’方向に振動させる。そして、第２のガルバノミラー６の１回の往復振動のうちの片道の振動で、図５（ｂ）に示すような５１２個のトリガ信号を発生し、各トリガごとに上述した蛍光検出から光電変換までの動作を繰り返すことで、Ｘ走査（主走査）方向の１ライン分の画像を取得する。
【００５２】
ここでは、第２のガルバノミラー６に与えられる三角波信号の周波数が５００Ｈｚなので、１ライン分の画像データ取得には１／５００＝２ｍｓｅｃの時間がかかる。このような動作を、第２のガルバノミラー６が５１２周期振動する間繰り返して行なう（図５（ｃ））。また、この間にＰＣ１３からコントローラ１７に指示を与え、ドライバ１４から第１のガルバノミラー４に対し、図５（ｄ）に示すようなノコギリ波状の信号を加え、第１のガルバノミラー４の振動軸４２を１方向に動かしＹ走査（副走査）を行う。これにより、５１２×５１２画素の画像を取得するのに要する時間は、２ｍｓｅｃ×５１２＝１．０２４ｓｅｃになり、およそ、１秒間に１枚の画像を取得できることになる。
【００５３】
この場合、第２のガルバノミラー６は、共振タイプのものでないため、上限の周波数（ここでは１ＫＨｚ）以下ならば、どのような周波数でもよく、例えば、Ｄ．Ｃ〜１ＫＨｚの範囲で、どの周波数でも使用できるので、試料９の蛍光が暗いときには、周波数をもっと低くして使用するなど、蛍光の明るさに合わせて最適な２次元走査の速度を設定することができる。
【００５４】
従って、このようにすれば、ＸＹ走査を行なう第１のガルバノミラー４および第２のガルバノミラー６のうち、第１のガルバノミラー４は、振動軸４２と直交する方向に配置される支持体５２により支持されたマイクロミラーユニット５が取り付けられ、いわゆる親子駆動方式のものが用いられている。これにより、高速走査を行なう場合は、マイクロミラーユニット５を共振周波数で振動させてＸ走査（主走査）を行なうと同時に、第１のガルバノミラー４の振動軸４２を振動させてＹ走査（副走査）を行なうことで、親子駆動方式の第１のガルバノミラー４のみで、高速の２次元走査を行なうことができ、また、低速走査を行なう場合は、マイクロミラーユニット５を固定し、第２のガルバノミラー６を振動させてＸ走査（主走査）を行なうと同時に、第１のガルバノミラー４の振動軸４２を振動させてＹ走査（副走査）を行なうことで、低速の２次元走査を行なうことができるので、これら高速または低速の２次元走査速度を試料９からの光の明るさに合わせて選択して設定することにより、常に最適条件で画像を取得することができる。
【００５５】
また、親子駆動方式を採用した第１のガルバノミラー４は、高速または低速走査の際にマイクロミラーユニット５により駆動速度が制限されるが、いずれの場合も、Ｙ走査（副走査）に使用されているので、２次元走査速度（画像取得速度）に影響を与えないようにできる。
【００５６】
さらに、光学系は従来のままで、第１のガルバノミラー４と第２のガルバノミラー６を変更するのみで、本発明を実現できるので、既存の顕微鏡の２次元走査部を変更するのみで、本発明の機能を付加するすることができる。
【００５７】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００５８】
図６（ａ）（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態の要部の概略構成を示すものである。
【００５９】
なお、共焦点顕微鏡の全体構成については、図１と同様なので、同図を援用するものとする。
【００６０】
この場合もダイクロックミラー３の反射光路上には、ＸＹ走査を行う第１のガルバノミラー２２と第２のガルバノミラー２１が配置されている。
【００６１】
第２のガルバノミラー２１は、図６（ｂ）に示すようにガルバノミラー本体２１１のＹ振動軸２１２にミラー２１３を取り付けたもので、Ｙ振動軸２１２の回りを矢印Ｈ’方向に振動可能になっている。また、第２のガルバノミラー２１は、Ｙ振動軸２１２を、後述する第１のガルバノミラー２２のＸ振動軸２２２に対して垂直に取り付けられている。
【００６２】
第１のガルバノミラー２２は、図６（ａ）に示すようにガルバノミラー本体２２１とＸ振動軸２２２を有するもので、ここではＸ振動軸２２２を、例えば５０Ｈｚ程度で図示Ｈ方向に振動可能にしている。また、第１のガルバノミラー２２のＸ振動軸２２２には、マイクロミラーユニット５が取り付けられている。
【００６３】
マイクロミラーユニット５は、図３で述べたと同様な構成をなすもので、図６（ａ）に示すようにマイクロミラー５１の振動中心である支持体５２が第１のガルバノミラー２２のＸ振動軸２２２に沿った方向に取り付けられている。つまり、マイクロミラーユニット５は、第１のガルバノミラー２２の振動軸２２２に沿った方向の振動軸（支持体５２）を中心に振動可能に設けられている。これにより、マイクロミラーユニット５は、マイクロミラー５１は、図６（ａ）の矢印Ｖの方向に４ＫＨｚで振動し、また、マイクロミラーユニット５全体もＸ振動軸２２２の回りを矢印Ｈ方向に５０Ｈｚで振動可能になっている。また、マイクロミラーユニット５の  その他は、図１と同様である。
【００６４】
次に、このように構成した実施の形態の作用について説明する。
【００６５】
この場合も、レーザ光源１からレーザ光が発せられると、レーザ光は、ビームエキスパンダ２を通って、ダイクロックミラー３で反射される。この反射したレーザー光は、第２のガルバノミラー２１および第１のガルバノミラー２２でさらに反射される。
【００６６】
これら第２のガルバノミラー２１、第１のガルバノミラー２２およびマイクロミラーユニット５は、図６（ａ）（ｂ）に示す位置関係で配置されている。ダイクロックミラー３側から入射されるレーザ光Ｌは、第２のガルバノミラー２１で反射し、図示下方向に進み、第１のガルバノミラー２２のＸ振動軸２２２に取り付けられたマイクロミラーユニット５で反射し、紙面に垂直手前側に進む。
【００６７】
このようにして第２のガルバノミラー２１および第１のガルバノミラー２２で反射されたレーザ光は、瞳リレーレンズ７を介して対物レンズ８に入射し、以下、第１の実施の形態で述べたと同様にして、ピンホール１１を透過した焦点のあっている成分が、ＰＭＴ１２で受光され、光電変換されたのち、ＰＣ１３に入力される。
【００６８】
この状態から、２次元の画像を取得するには、第２のガルバノミラー２１、第１のガルバノミラー２２およびマイクロミラーユニット５を振動動作させて、上述の動作を繰り返し行うようにする。
【００６９】
まず、高速に画像を取得する場合、具体例として、高速に走査を行い５１２×５１２画素の画像を取得する場合を説明する。
【００７０】
この場合、第１のガルバノミラー２２のＸ振動軸２２２の動作を停止させておく。そして、ＰＣ１３からコントローラ１７に指示を与え、マイクロミラーユニット５に対し、マイクロミラーユニット５の共振周波数（４ｋＨｚ）と同じ周期の矩形波（又は正弦波）のＸドライブ信号を出力する。これにより、マイクロミラー５１は、支持体５２の回りを４ｋＨｚで振動する。このときのマイクロミラー５１の振れ角位置は、正弦波状になる。そして、マイクロミラー５１の１回の往復振動を行ううちの片道の振動で、５１２個のトリガ信号を発生し、各トリガごとに第１の実施の形態で述べた蛍光検出から光電変換までの動作を繰り返すことで、Ｘ走査（主走査）方向の１ライン分の画像を取得する。
【００７１】
ここでは、マイクロミラーユニット５の共振周波数が４ｋＨｚなので、１ライン分の画像データ取得には１／４０００＝２５０μｓｅｃの時間がかかる。このような動作を、マイクロミラー５１が５１２周期振動する間繰り返し、また、この間にＰＣ１３からコントローラ１７に指示を与え、第１のガルバノミラー２１に対し、ノコギリ波状の信号を加え、第２のガルバノミラー２１のＹ軸振動軸２１２を１方向に動かしＹ走査（副走査）を行う。これにより、５１２ｘ５１２画素の画像を取得するのに要する時間は、２５０μｓｅｃｘ５１２＝０．１２８ｓｅｃになり、およそ、１秒間に８枚の画像を取得できることになる。
【００７２】
次に、低速で画像を取得する場合、具体例として、低速に走査を行い５１２×５１２画素の画像を取得する場合を説明する。
【００７３】
この場合、マイクロミラーユニット５の動作は停止させておく。そして、ＰＣ１３からコントローラ１７に指示を与え、第１のガルバノミラー２２に対し、上限の周波数以下の三角波信号（例えば５０Ｈｚ）をＸドライブ信号として出力する。すると、第１のガルバノミラー２２は、マイクロミラー５１を入力された信号に比例するような振れ角位置で振動させる。そして、第１のガルバノミラー２２の１回の往復振動のうちの片道の振動で、５１２個のトリガ信号を発生し、各トリガごとに第１の実施の形態で述べた蛍光検出から光電変換までの動作を繰り返すことで、Ｘ走査（主走査）方向の１ライン分の画像を取得する。
【００７４】
ここでは、第１のガルバノミラー２２に与えられる三角波の周波数が５０Ｈｚなので、１ラインの画像データ取得には１／５０＝２０ｍｓｅｃの時間がかかる。このような動作を、第１のガルバノミラー２２が５１２周期振動する間繰り返し、また、この間にＰＣ１３からコントローラ１７に指示を与え、第２のガルバノミラー２１に対し、ノコギリ波状の信号を加え、第１のガルバノミラー２１のＹ軸振動軸２１２を１方向に動かしＹ走査（副走査）を行う。これにより、５１２×５１２画素の画像を取得するのに要する時間は、２０ｍｓｅｃ×５１２＝１０．２４ｓｅｃになり、およそ、１０秒間に１枚の画像取得ができる。
【００７５】
この場合、第１のガルバノミラー２２は、共振タイプのものでないため、上限の周波数（ここでは５０Ｈｚ）以下ならば、どのような周波数でもよく、試料９の蛍光が暗いときには、周波数をもっと低くして使用するなど、蛍光の明るさに合わせて２次元スキャン速度を設定することができる。
【００７６】
従って、このようにすれば、ＸＹ走査を行なう第２のガルバノミラー２１および第１のガルバノミラー２２のうち、第１のガルバノミラー２２は、Ｘ振動軸２２２に沿った方向に配置される支持体５２により支持されたマイクロミラーユニット５が取り付けられ、いわゆる親子駆動方式のものが用いられている。これにより、高速走査を行なう場合は、マイクロミラーユニット５を共振周波数で振動させてＸ走査（主走査）を行なうと同時に、第２のガルバノミラー２１の振動軸２１２を振動させてＹ走査（副走査）を行なうことで、高速の２次元走査を行なうことができ、また、低速走査を行なう場合は、マイクロミラーユニット５を固定し、第１のガルバノミラー２２のＸ振動軸２２２を振動させてＸ走査（主走査）を行なうと同時に、第２のガルバノミラー２１の振動軸２１２を振動させてＹ走査（副走査）を行なうことで、低速の２次元走査を行なうことができるので、これら高速または低速の２次元走査速度を蛍光の明るさに合わせて選択することにより、常に最適な画像を取得することができる。
【００７７】
また、高速に画像を取得する場合も、低速で画像を取得する場合も、Ｘ走査を行う第１のガルバノミラー２２とＹ走査を行なう第２のガルバノミラー２１は、走査速度を高速から低速にしたときでも、同じものを使用するため、明るさが同一の画像を取得できる。
【００７８】
さらに、第１の実施の形態で述べたと同様な効果も期待できる。
【００７９】
（変形例）
第２の実施の形態（図６）では、Ｙ走査を第２のガルバノミラー２１で行ない、Ｘ走査を第１のガルバノミラー２２で行なうようにしたが、例えば、第２のガルバノミラー２１として、振動軸６２が、例えば０〜１ＫＨｚの範囲で振動可能にしたものを用いれば、Ｘ走査とＹ走査の関係を逆にした２次元スキャンを行なうことができる。
【００８０】
この場合も、低速の走査により５１２×５１２画素の画像を取得するには、マイクロミラーユニット５の動作は停止させておく。そして、ＰＣ１３からコントローラ１７に指示を与え、第２のガルバノミラー２１に対し、上限の周波数（ここでは１ＫＨｚ）以下の三角波信号（例えば５００Ｈｚ）をドライブ信号として与える。すると、第２のガルバノミラー２１は、入力されたドライブ信号にほぼ比例する振れ角位置で振動する。そして、第２のガルバノミラー２１の１回の往復振動のうちの片道の振動で、５１２個のトリガ信号を発生し、各トリガごとに上述した蛍光検出から光電変換までの動作を繰り返すことで、Ｙ方向の１ライン分の画像データを取得する。
【００８１】
ここでは、第２のガルバノミラー２１に与えられる三角波信号の周波数が５００Ｈｚなので、１ライン分の画像データ取得には１／５００＝２ｍｓｅｃの時間がかかる。このような動作を、第２のガルバノミラー２１が５１２周期振動する間繰り返し、また、この間にＰＣ１３からコントローラ１７に指示を与え、第１のガルバノミラー２２に対し、ノコギリ波状の信号を加え、第１のガルバノミラー２２のＸ振動軸２２２を１方向に動かしＸ走査を行う。これにより、５１２×５１２画素の画像を取得するのに要する時間は、２ｍｓｅｃ×５１２＝１．０２４ｓｅｃになり、およそ、１秒間に１枚の画像データを取得できることになる。
【００８２】
この場合、Ｙ走査が主走査で、Ｘ走査が副走査と逆になるが、取得した画像としては何ら問題ないものである。また、第２のガルバノミラー２１は、共振タイプのものでないため、上限の周波数（ここでは１ＫＨｚ）以下ならば、どのような周波数でもよく、例えば、Ｄ．Ｃ〜１ＫＨｚの範囲で、どの周波数でも使用できるので、試料９の蛍光が暗いときには、周波数をもっと低くして使用するなど、蛍光の明るさに合わせて最適な２次元スキャン速度を設定することができる。
【００８３】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。例えば、上述した実施の形態では、蛍光共焦点顕微鏡を例に挙げて説明しているが、ダイクロックミラー３を偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）に変更し、ＰＢＳと試料９との間の光路にλ／４板を挿入するような構成とすれば、半導体や金属試料を観察する反射観察を行なうものとして用いることができる。また、上述の実施の形態では、１箇所にＸ走査とＹ走査を行なう２つのガルバノミラーを配置するようにしたが、これら２つのガルバノミラーの間に瞳リレー光学系を配置すれば、ガルバノミラーの位置が正確に対物レンズ８の瞳面と共役になるので、さらに、画像の明るさムラを減少させることができる。
【００８４】
さらに、上記実施の形態には、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、実施の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を解決でき、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。
【００８５】
なお、上述した実施の形態には、以下の発明も含まれる。
【００８６】
（１）請求項１乃至４のいずれかに記載の共焦点顕微鏡において、前記２つのガルバノメータに取り付けられたミラーの位置が前記対物レンズの瞳面と共役な面の近傍であることを特徴としている。
【００８７】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、高速と低速の走査を選択的に可能にした共焦点顕微鏡を提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の概略構成を示す図。
【図２】第１の実施の形態の２つのガルバノメータの配置関係を説明する図。
【図３】第１の実施の形態に用いられるマイクロミラーユニットの概略構成を示す図。
【図４】第１の実施の形態の高速走査時の動作を説明する図。
【図５】第１の実施の形態の低速走査時の動作を説明する図。
【図６】本発明の第２の実施の形態の概略構成を示す図。
【図７】従来の共焦点顕微鏡の一例の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１…レーザ光源、２…ビームエキスパンダ
３…ダイクロックミラー、４…第１のガルバノミラー
４１…ガルバノミラー本体、４２…振動軸
５…マイクロミラーユニット、５１…マイクロミラー
５２…支持体、５３．５４…永久磁石
６…第２のガルバノミラー、６１…ガルバノミラー本体
６２…振動軸、６３…ミラー、７…瞳リレーレンズ
８…対物レンズ、９…試料、１０…レンズ
１１…ピンホール、１２…ＰＭＴ、１３…ＰＣ
１４、１５、１６…ドライバ、１７…コントローラ
２１…第２のガルバノミラー、２１１…ガルバノミラー本体
２１２…Ｙ振動軸、２１３…ミラー、２２…第１のガルバノミラー、
２２１…ガルバノミラー本体、２２２…Ｘ振動軸
【図１】
2005017642.tif 000003
【図２】
2005017642.tif 000004
【図３】
2005017642.tif 000005
【図４】
2005017642.tif 000006
【図５】
2005017642.tif 000007
【図６】
2005017642.tif 000008
【図７】
2005017642.tif 000009