(57)【要約】  本発明は、光走査装置や光走査型顕微鏡において自由走査と高速走査との間の切り替えをスムーズに行うことを目的とする。そのために、本発明の光走査装置（１４〜１６，１９）は、光走査用の光路の所定位置に配置される少なくとも３つのミラースキャナ（１９Ｘ，１６Ｘ，１６Ｙ）と、前記光路を、前記ミラースキャナのうち最も高速なミラースキャナ（１９Ｘ）が有効となる光路と、前記最も高速なミラースキャナ（１９Ｘ）が無効となる光路との間で切り替える光路切替手段（１４，１５）とを備える。よって、自由走査モードと高速走査モードとの切り替えは、光路切替手段（１４，１５）の駆動により行われ、ガルバノスキャナの移動を伴わない。しかも、自由走査モード中は、共振型ガルバノスキャナ（１９Ｘ）が無効になるので、共振型ガルバノスキャナ（１９Ｘ）をスタンバイさせておくことが可能である。
2007077710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光走査用の光路の所定位置に配置される少なくとも３つのミラースキャナと、
前記光路を、前記ミラースキャナのうち最も高速なミラースキャナが有効となる光路と、前記最も高速なミラースキャナが無効となる光路との間で切り替える光路切替手段と
を備えたことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光走査装置において、
前記最も高速なミラースキャナ及び他のスキャナは、
前記光走査用の光路に互いに直列の関係で配置される
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光走査装置において、
前記他のスキャナは、
主走査用及び副走査用の１対の制御型ガルバノスキャナからなり、
前記最も高速なミラースキャナは、
主走査用の１つの共振型ガルバノスキャナからなる
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の光走査装置において、
前記最も高速なミラースキャナ及び前記他のスキャナと被走査面との間には、その被走査面へ向かう光を集光する集光レンズが配置され、
前記最も高速なミラースキャナの配置位置と前記他のスキャナの配置位置との双方は、前記集光レンズの瞳と略共役に設定される
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
光源からの光で被観察面上を走査する請求項４に記載の光走査装置と、
前記被観察面上で発生した光を検出する検出手段と
を備えたことを特徴とする光走査型顕微鏡。
【請求項６】
請求項５に記載の光走査型顕微鏡において、
前記検出手段は、
前記被観察面上で発生した光を共焦点検出する
ことを特徴とする光走査型顕微鏡。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載の光走査型顕微鏡を利用した観察方法であって、
前記最も高速なミラースキャナが無効な状態に前記光走査型顕微鏡を設定して前記被観察面上の一部に光を照射する手順と、
前記照射の直後のタイミングで、前記最も高速なミラースキャナが有効な状態に前記光走査型顕微鏡を切り替える手順と、
前記最も高速なミラースキャナの振動状態を予め安定させておき、前記切り替えの直後のタイミングで前記被観察面の高速イメージングを開始する手順と
を含むことを特徴とする観察方法。
【請求項８】
請求項５又は請求項６に記載の光走査型顕微鏡に適用される制御装置であって、
前記最も高速なミラースキャナが無効な状態に前記光走査型顕微鏡を設定して前記被観察面上の一部に光を照射する手順と、
前記照射の直後のタイミングで、前記最も高速なミラースキャナが有効な状態に前記光走査型顕微鏡を切り替える手順と、
前記最も高速なミラースキャナの振動状態を予め安定させておき、前記切り替えの直後のタイミングで前記被観察面の高速イメージングを開始する手順と
を実行することを特徴とする制御装置。
【請求項９】
請求項５又は請求項６に記載の光走査型顕微鏡に接続されるコンピュータ用の制御プログラムであって、
前記最も高速なミラースキャナが無効な状態に前記光走査型顕微鏡を設定して前記被観察面上の一部に光を照射する手順と、
前記照射の直後のタイミングで、前記最も高速なミラースキャナが有効な状態に前記光走査型顕微鏡を切り替える手順と、
前記最も高速なミラースキャナの振動状態を予め安定させておき、前記切り替えの直後のタイミングで前記被観察面の高速イメージングを開始する手順と
を前記コンピュータに実行させることを特徴とする制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置及びそれを用いた光走査型顕微鏡に関する。また、本発明は、その光走査型顕微鏡を利用した観察方法、制御装置及び制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ走査型共焦点顕微鏡のイメージング速度向上のため、共振型ガルバノスキャナの使用が提案された（特許文献１など参照）。共振型ガルバノスキャナは、振動系の共振周波数でスキャンミラーを振動させるので、その振動数を制御型ガルバノスキャナの１０倍以上に高めることが可能である。
但し、共振型ガルバノスキャナは、スキャンミラーを固有の共振周波数で正弦波で回転し、制御型ガルバノスキャナのように回転中心や回転速度を自由に変更できない。【０００３】
そこで、共振型ガルバノスキャナと制御型ガルバノスキャナとの双方を搭載した光走査装置が提案された（非特許文献１，特許文献２など参照）。
非特許文献１では、共振型ガルバノスキャナ及び制御型ガルバノスキャナが二者択一に選択可能に配置されている。したがって、高速イメージングが必要なときには前者を光路に配置し、走査範囲を設定する必要のあるときには後者を光路に配置すればよい。【０００４】
一方、特許文献２では、共振型ガルバノスキャナの振動系が制御型ガルバノスキャナの振動系に組み込まれているので、同一のスキャンミラーを共振型の振動系及び制御型の振動系の双方で振動させることが可能である。したがって、高速イメージングが必要なときには共振型の振動系を駆動し、走査範囲を設定する必要のあるときには制御型の振動系を駆動すればよい。
【特許文献１】特開平６−２０１９９９号公報
【特許文献２】特開２００５−１７６４２号公報
【非特許文献１】Leica Microsystems catalog "Tandem Scanner TCS SP5", Order no:1593102108, August 2005, Leica Microsystems
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献１では、スキャナを移動させる必要があるので、切り替えに時間を要する。一方、特許文献２では、スキャナを移動させる必要が無いものの、共振型ガルバノスキャナの振動系は、駆動開始から振動状態が安定するまでに時間が掛かり、駆動停止から振動が無くなるまでにも時間が掛かるので、切り替え後、実際に観察が可能となるまでに数秒程度のタイムラグが生じる。【０００６】
そこで本発明は、自由走査と高速走査との間の切り替えをスムーズに行うことの可能な光走査装置、及びそれを用いた光走査型顕微鏡を提供することを目的とする。
また、本発明は、本発明の光走査型顕微鏡を有効利用した観察方法、制御装置、及び制御プログラム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】
【０００７】
本発明の光走査装置は、光走査用の光路の所定位置に配置される少なくとも３つのミラースキャナと、前記光路を、前記ミラースキャナのうち最も高速なミラースキャナが有効となる光路と、前記最も高速なミラースキャナが無効となる光路との間で切り替える光路切替手段とを備えたことを特徴とする。
なお、前記最も高速なミラースキャナ及び他のスキャナは、前記光走査用の光路に互いに直列の関係で配置されることが望ましい。【０００８】
また、前記他のスキャナは、主走査用及び副走査用の１対の制御型ガルバノスキャナからなり、前記最も高速なミラースキャナは、主走査用の１つの共振型ガルバノスキャナからなることが望ましい。
また、前記最も高速なミラースキャナ及び前記他のスキャナと被走査面との間には、その被走査面へ向かう光を集光する集光レンズが配置され、前記最も高速なミラースキャナの配置位置と前記他のスキャナの配置位置との双方は、前記集光レンズの瞳と略共役に設定されることが望ましい。【０００９】
また、本発明の光走査型顕微鏡は、光源からの光で被観察面上を走査する前記光走査装置と、前記被観察面上で発生した光を検出する検出手段とを備えたことを特徴とする。
なお、前記検出手段は、前記被観察面上で発生した光を共焦点検出してもよい。
また、本発明の観察方法は、本発明の光走査型顕微鏡を利用した観察方法であって、前記最も高速なミラースキャナが無効な状態に前記光走査型顕微鏡を設定して前記被観察面上の一部に光を照射する手順と、前記照射の直後のタイミングで、前記最も高速なミラースキャナが有効な状態に前記光走査型顕微鏡を切り替える手順と、前記最も高速なミラースキャナの振動状態を予め安定させておき、前記切り替えの直後のタイミングで前記被観察面の高速イメージングを開始する手順とを含むことを特徴とする。【００１０】
本発明の制御装置は、本発明の光走査型顕微鏡に適用される制御装置であって、前記最も高速なミラースキャナが無効な状態に前記光走査型顕微鏡を設定して前記被観察面上の一部に光を照射する手順と、前記照射の直後のタイミングで、前記最も高速なミラースキャナが有効な状態に前記光走査型顕微鏡を切り替える手順と、前記最も高速なミラースキャナの振動状態を予め安定させておき、前記切り替えの直後のタイミングで前記被観察面の高速イメージングを開始する手順とを実行することを特徴とする。【００１１】
本発明の制御プログラムは、本発明の光走査型顕微鏡に接続されるコンピュータ用の制御プログラムであって、前記最も高速なミラースキャナが無効な状態に前記光走査型顕微鏡を設定して前記被観察面上の一部に光を照射する手順と、前記照射の直後のタイミングで、前記最も高速なミラースキャナが有効な状態に前記光走査型顕微鏡を切り替える手順と、前記最も高速なミラースキャナの振動状態を予め安定させておき、前記切り替えの直後のタイミングで前記被観察面の高速イメージングを開始する手順とを前記コンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、自由走査と高速走査との間の切り替えをスムーズに行うことの可能な光走査装置、及びそれを用いた光走査型顕微鏡が実現する。また、本発明は、本発明の光走査型顕微鏡を有効利用した観察方法、そのための制御装置、及び制御プログラムが実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態のシステムの構成図である。
【図２】高速走査モード及び自由走査モードを説明する図である。
【図３】光刺激観察処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】第２実施形態のレーザ走査型顕微鏡の構成図である。
【図５】第３実施形態のレーザ走査型顕微鏡の構成図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態を説明する。本実施形態は、レーザ走査型顕微鏡システムの実施形態である。
先ず、本システムの構成を説明する。
図１は、本システムの構成図である。図１に示すとおり、本システムには、レーザ走査型顕微鏡１、コンピュータ２、ディスプレイ３、入力器４などが配置される。【００１５】
レーザ走査型顕微鏡１には、単色又は準単色の光源１１、光変調器１１Ａ、ビームスプリッタ１２、光検出器１３、主走査用（Ｘ走査用）の制御型ガルバノスキャナ１６Ｘ、副走査用（Ｙ走査用）の制御型ガルバノスキャナ１６Ｙ、集光レンズ１７、試料（被観察物）１８、主走査用（Ｘ走査用）の共振型ガルバノスキャナ１９Ｘ、リレー光学系２０、光路切替機構１４、１５、不図示の光路折り曲げミラーなどが配置される。【００１６】
光変調器１１Ａは、音響光学素子（ＡＯＭ）などからなり、光源１１のオン／オフ制御や輝度設定を高速に行うための手段である。この光変調器１１Ａは、少なくとも、光源１１の輝度を、後述するイメージングに適した輝度（低輝度）と、後述する光刺激に適した輝度（高輝度）との２段階に調節することができる。
光路切替機構１４は、切替ミラー１４Ｍと、それを光路に対し挿脱するソレノイドやボイスコイルなどの高速なアクチュエータ１４ａとを備える。また、光路切替機構１５も、切替ミラー１５Ｍと、それを光路に対し挿脱するソレノイドやボイスコイルなどの高速なアクチュエータ１５ａとを備える。これらアクチュエータ１４ａ，１５ａを介して光路切替機構１４，１５を駆動すれば、レーザ走査型顕微鏡１を、以下に説明する高速走査モードと自由走査モードとの間で高速に切り替えることができる。【００１７】
レーザ走査型顕微鏡１を高速走査モードに設定するには、切替ミラー１４Ｍ，１５Ｍの双方を、図中に実線で示すように光路へ挿入すればよい。このとき、共振型ガルバノスキャナ１９Ｘが有効となり、光源１１からの射出光は、光変調器１１Ａ、ビームスプリッタ１２、光路切替機構１４、共振型ガルバノスキャナ１９Ｘ、リレー光学系２０、光路切替機構１５、制御型ガルバノスキャナ１６Ｘ、制御型ガルバノスキャナ１６Ｙ、及び集光レンズ１７を順に経由して試料１８上に集光してスポットを形成する。なお、図１の光路配置では、制御ガルバノスキャナ１６Ｙと集光レンズ１７との間に光路折り曲げミラーが必要となるが、図示省略した。このときに試料１８上のスポットで発生した光は、同じ光路をビームスプリッタ１２まで戻ると、光検出器１３の側へ導光され、その光検出器１３にて検出される。【００１８】
なお、制御型ガルバノスキャナ１６Ｘのスキャンミラー１６ＭＸの配置位置と、制御型ガルバノスキャナ１６Ｙのスキャンミラー１６ＭＹの配置位置とは、それぞれ集光レンズ１７の瞳と共役に設定されている必要がある。そのため、ここでは、スキャンミラー１６ＭＸ及びスキャンミラー１６ＭＹは、互いに近接し、かつ集光レンズ１７の瞳の近傍に位置しているものとする。また、共振型ガルバノスキャナ１９Ｘのスキャンミラー１９ＭＸの配置位置も、集光レンズ１７の瞳と共役に設定されている必要がある。そのため、ここでは、リレー光学系２０により、スキャンミラー１９ＭＸの配置位置と集光レンズ１７の瞳（又はスキャンミラー１６ＭＸ，１６ＭＹの中間）とが共役関係に結ばれているものとする。【００１９】
さて、この高速走査モードにおいて、共振型ガルバノスキャナ１９Ｘのスキャンミラー１９ＭＸが回転すると、試料１８上のスポットは主走査方向（Ｘ方向）に往復移動する。因みに、共振型なので、その回転振動数は、例えば１０ｋＨｚと高い。また、この高速走査モードにおいて、制御型ガルバノスキャナ１６Ｘのスキャンミラー１６ＭＸの配置角度を変化させると、試料１８上のスポットは主走査方向（Ｘ方向）に移動し、制御型ガルバノスキャナ１６Ｙのスキャンミラー１６ＭＹの配置角度を変化させると、試料１８上のスポットは副走査方向（Ｙ方向）に移動する。因みに、制御型なので、その回転振動数は、例えば最高で１ｋＨｚ程度と低い。【００２０】
したがって、高速走査モードでは、制御型ガルバノスキャナ１６Ｘのスキャンミラー１６ＭＸの配置角度を基準角度で固定させると共に、共振型ガルバノスキャナ１９Ｘ、制御型ガルバノスキャナ１６Ｙ、光検出器１３、光変調器１１Ａを同期制御すれば、試料１８の高速イメージングを行うことができる（図２（Ａ）参照）。因みに、この高速走査モードでは、スキャンミラー１６ＭＸの配置角度を任意の角度で固定すると共に、スキャンミラー１６ＭＹの角度変化範囲の中心を任意の角度に制御すれば、試料１８上の光走査範囲を任意にずらす（オフセットする）こともできる。【００２１】
一方、レーザ走査型顕微鏡１を自由走査モードに設定するには、切替ミラー１４Ｍ，１５Ｍの双方を、図中に点線で示すように光路から離脱すればよい。このとき、共振型ガルバノスキャナ１９Ｘが無効となり、光源１１からの射出光は、光変調器１１Ａ、ビームスプリッタ１２、制御型ガルバノスキャナ１６Ｘ、制御型ガルバノスキャナ１６Ｙ、及び集光レンズ１７を順に経由して試料１８上に集光してスポットを形成する。そのスポットで発生した光は、同じ光路をビームスプリッタ１２まで戻ると、光検出器１３の側へ導光される。【００２２】
この自由走査モードにおいては、共振型ガルバノスキャナ１９Ｘのスキャンミラー１９ＭＸが振動しても、試料１８上のスポットは何ら変化しないが、制御型ガルバノスキャナ１６Ｘのスキャンミラー１６ＭＸ、又は制御型ガルバノスキャナ１６Ｙのスキャンミラー１６ＭＹの配置角度を変化させると、試料１８上のスポットは主走査方向（Ｘ方向）又は副走査方向（Ｙ方向）に移動する。【００２３】
したがって、自由走査モードでは、制御型ガルバノスキャナ１６Ｘ、制御型ガルバノスャナ１６Ｙ、光検出器１３、光変調器１１Ａを同期制御すれば、試料１８の低速イメージングを行うことができる（図２（Ｂ）参照）。さらに、その際に、制御型ガルバノスキャナ１６Ｘのスキャンミラー１６ＭＸの角度変化範囲と、制御型ガルバノスキャナ１６Ｙのスキャンミラー１６ＭＹの角度変化範囲とを制御すれば、試料１８上の光走査範囲の中心位置及びサイズを、任意に設定することができる（図２（Ｃ）参照）。さらに、スキャンミラー１６ＭＸの配置角度とスキャンミラー１６ＭＹの配置角度とを任意の角度で固定すれば、試料１８上のスポットを任意の１点に固定させることも可能である（図２（Ｄ）参照）。【００２４】
以上、本レーザ走査型顕微鏡１では、高速走査モードと自由走査モードとの間の切り替えは、光路切替機構１４，１５の駆動によって行われ、ガルバノスキャナの移動を伴わない。したがって、その切り替えに要する時間は短く抑えられる。
しかも、本レーザ走査型顕微鏡１が自由走査モードに設定されている期間は、共振型ガルバノスキャナ１９Ｘが無効になるので、共振型ガルバノスキャナ１９Ｘを常時スタンバイさせておくこと（すなわち、スキャンミラー１９ＭＸの振動を安定状態に保っておくこと）が可能である。したがって、本レーザ走査型顕微鏡１では、従来例のようなタイムラグは無くなり、切り替えがスムーズである。【００２５】
また、本レーザ走査顕微鏡１では、共振型ガルバノスキャナ１９Ｘと制御型ガルバノスキャナ１６Ｘ，１６Ｙとが直列の関係に配置されるので、高速走査モード時に、試料１８上の光走査範囲（つまり高速イメージング範囲）を、任意にオフセットすることが可能である。
ここで、本レーザ走査型顕微鏡１の光路切替機構１４，１５、光変調器１１Ａ、共振型ガルバノスキャナ１９Ｘ、制御型ガルバノスキャナ１６Ｘ，１６Ｙ、光検出器１３などの各部は、コンピュータ２によって制御される。【００２６】
コンピュータ２は、入力器４を介してユーザから入力される指示に従って各部を制御し、共振型ガルバノスキャナ１９Ｘをスタンバイさせたまま上述したモード切り替えの処理を実行する。また、コンピュータ２は、高速走査モードでの高速イメージング、自由走査モードでの低速イメージング、それらイメージングで作成された画像の保存、ディスプレイ３への画像の表示などの各処理も実行する。また、コンピュータ２は、ユーザから光刺激観察の指示があると、以下に説明する光刺激観察処理を実行する。なお、各処理に必要な制御プログラムは、コンピュータ２に対し予めインストールされている。【００２７】
次に、コンピュータ２による光刺激観察処理を説明する。
図３は、光刺激観察処理の流れを示すフローチャートである。図３の右側に示す図は、各ステップにおける試料１８の様子を示す模式図である。
図３に示すとおり、光刺激観察処理は、光刺激前のイメージング（ステップＳ１）、光刺激（ステップＳ２）、光刺激後のイメージング（ステップＳ３）を連続して実行するものである。これらステップを順に説明する。【００２８】
光刺激前のイメージング（ステップＳ１）：
コンピュータ２は、予め、共振型ガルバノスキャナ１９Ｘをスタンバイさせておき（ステップＳ１１）、その後、レーザ走査型顕微鏡１を高速走査モードに設定して共振型ガルバノスキャナ１９Ｘを有効にする（ステップＳ１２）。続いて、コンピュータ２は、光源１１を低輝度（イメージングに適した輝度）でオンして高速イメージング（共振型ガルバノスキャナ１９Ｘと制御型ガルバノスキャナ１６Ｙとによる。）を行い（ステップＳ１３）、イメージングが終了した時点で光源１１をオフする（ステップＳ１４）。なお、このときに作成された試料１８の画像は、ディスプレイ３に表示される。ユーザは、そのディスプレイ３を目視しながら、試料１８上の任意の位置を、入力器４を介してコンピュータ２に対し指定する。【００２９】
光刺激（ステップＳ２）：
続いて、コンピュータ２は、レーザ走査型顕微鏡１を自由走査モードに切り替えて共振型ガルバノスキャナ１９Ｘを無効にする（ステップＳ２１）。また、コンピュータ２は、制御型ガルバノスキャナ１６Ｘ，１６Ｙに対し指示を与え、試料１８上のスポットの位置がユーザの指定した位置に一致するようスキャンミラー１６ＭＸ，１６ＭＹの配置角度を調整する（ステップＳ２２）。調整が完了すると、コンピュータ２は、光源１１を高輝度（光刺激に適した輝度）でオンして試料１８の光刺激を行い（ステップＳ２３）、光刺激が終了した時点で、光源１１をオフする（ステップＳ２４）。【００３０】
光刺激後のイメージング（ステップＳ３）：
続いて、コンピュータ２は、レーザ走査型顕微鏡１を再び高速走査モードに替え、共振型ガルバノスキャナ１９Ｘを有効にする（ステップＳ３１）。続いて、コンピュータ２は、光源１１を低輝度（イメージングに適した輝度）でオンして高速イメージング（共振型ガルバノスキャナ１９Ｘと制御型ガルバノスキャナ１６Ｙとによる。）を開始する（ステップＳ３２）。この高速イメージングは連続して行われ、そのときに作成される試料１８の画像は、ディスプレイ３へ順次表示される。ユーザは、そのディスプレイ３を目視しながら、光刺激後の試料１８の状態変化を観察する。【００３１】
以上、本実施形態の光刺激観察処理では、コンピュータ２は、レーザ走査型顕微鏡１を自由走査モードに設定して光刺激（ステップＳ２）を行い、その直後に高速走査モードに切り替え（ステップＳ３１）て高速イメージング（ステップＳ３２）を開始する。また、その切り替え（ステップＳ３１）に先立ち、コンピュータ２は、予め、共振型ガルバノスキャナ１９Ｘをスタンバイさせておく（ステップＳ１１）。【００３２】
よって、そのモード切り替えは、スムーズに行われる。実際、光刺激（ステップＳ２３）が終了してから次に高速イメージングが開始されるまで（ステップＳ３２）の時間差は、モード切り替えに要する時間のみに抑えられる。したがって、本光刺激観察処理によれば、光刺激直後の試料１８の反応（図３の模式図を参照。）を、確実に捉えることができる。【００３３】
しかも、この光刺激観察処理では、光刺激後に高速イメージングが連続して行われるので（ステップＳ３２）、光刺激後の試料１８の変化を詳細に観察することができる。例えば、高速イメージングによると、例えば、１フレーム分の画像サイズを５１２画素×５１２画素とした場合、フレーム速度を３０フレーム／秒程度に高めることができる。
なお、本実施形態の光刺激観察処理では、試料１８上の光刺激箇所が１点であったが、試料１８上の一部の領域としてもよい。その場合、ステップＳ２３において制御型ガルバノスキャナ１６Ｘ，１６Ｙを同期制御し、その領域を光走査すればよい。【００３４】
また、本実施形態の光刺激観察処理では、光刺激とイメージングとに同じ波長の光を用いたが、異なる波長の光を用いてもよい。その場合、光源１１として白色光源を使用し、光変調器１１Ａとして音響光学波長可変フィルタ（ＡＯＴＦ）などの波長設定可能な手段を使用するとよい。そうすれば、ステップＳ２３において波長を変更することが可能となる。或いは、予め波長の異なる複数の光源を用意し、それらを切り替えて使用してもよい。つまり、試料１８の種類、光刺激用の光、及び光刺激する範囲をそれぞれ適切に選択すれば、ＦＲＡＰ，ＦＬＩＰ，フォトアクチベーションなどの様々な光刺激観察を行うことができる。【００３５】
また、レーザ走査型顕微鏡１においては、光検出器１３の前側にピンホール板を配置すると共に、かつそのピンホールと試料１８上の光の集光面とを共役に結ぶ集光レンズを配置すれば、試料１８を共焦点観察することができる。
また、ビームスプリッタ１２の代わりにダイクロイックミラーを使用し、そのダイクロイックミラー周辺の必要な箇所にフィルタを挿入し、さらに、予め試料１８を蛍光物質で標識しておけば、試料１８を蛍光観察することもできる。【００３６】
また、本システムにおいては、コンピュータ２の動作の一部又は全部を実行する、レーザ走査型顕微鏡１に専用の制御装置が用いられてもよい。また、コンピュータ２の動作の一部又は全部を、ユーザが手動で行ってもよい。但し、コンピュータや制御装置に実行させた方が、より高い効果が得られる。
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態を説明する。本実施形態は、第１実施形態のレーザ走査型顕微鏡１の変形例である。ここでは、相違点のみ説明する。【００３７】
図４は、本実施形態のレーザ走査型顕微鏡の構成図である。図４において、図１に示す要素と同じものには同じ符号を付した。また、１対の制御型ガルバノスキャナ１６Ｘ，１６Ｙを１つの記号で表した。
このレーザ走査型顕微鏡では、光路折り曲げミラー２１が用いられ、共振型ガルバノスキャナ１９Ｘが有効となる光路と、共振型ガルバノスキャナ１９Ｘが無効となる光路との分岐／統合箇所が１つになっており、そこへ切替ミラー１４Ｍ’が挿入される。切替ミラー１４Ｍ’の反射面は、両面反射面であり、ソレノイドやボイスコイルなどの高速なアクチュエータによって高速に９０°回転可能である。この切替ミラー１４Ｍ’とアクチュエータとが本実施形態の光路切替機構である。【００３８】
このレーザ走査型顕微鏡を高速走査モードに設定するには、切替ミラー１４Ｍ’の回転位置を図中に実線で示すように設定すればよい。この高速走査モードでは、光源１１からの射出光は、光変調器１１Ａ、ビームスプリッタ１２、切替ミラー１４Ｍ’、共振型ガルバノスキャナ１９Ｘ、リレー光学系２０、切替ミラー１４Ｍ’、制御型ガルバノスキャナ１６Ｘ，１６Ｙ、及び集光レンズ１７を順に経由して試料１８上に集光する。【００３９】
また、レーザ走査型顕微鏡を自由走査モードに設定するには、切替ミラー１４Ｍ’の回転位置を図中に点線で示すように９０°変化させればよい。この自由走査モードでは、光源１１からの射出光は、光変調器１１Ａ、ビームスプリッタ１２、切替ミラー１４Ｍ’、制御型ガルバノスキャナ１６Ｘ，１６Ｙ、及び集光レンズ１７を順に経由して試料１８上に集光する。【００４０】
このようなレーザ走査型顕微鏡においても、第１実施形態のそれと同じ効果が得られる。また、本レーザ走査型顕微鏡によると、光路切替機構の構成がシンプルになるという利点もある。
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態を説明する。本実施形態は、第２実施形態のレーザ走査型顕微鏡の変形例である。ここでは、相違点のみ説明する。【００４１】
図５は、本実施形態のレーザ走査型顕微鏡の構成図である。図５において、図４に示す要素と同じものには同じ符号を付した。
このレーザ走査型顕微鏡でも、共振型ガルバノスキャナ１９Ｘが有効となる光路と、共振型ガルバノスキャナ１９Ｘが無効となる光路との分岐／統合箇所とが１つになっており、そこへ切替ミラー１４Ｍ”が配置される。切替ミラー１４Ｍ”は、ソレノイドやボイスコイルなどの高速なアクチュエータによって、光路に対し挿脱可能である。この切替ミラー１４Ｍ”とアクチュエータとが本実施形態の光路切替機構である。【００４２】
このレーザ走査型顕微鏡を高速走査モードに設定するには、切替ミラー１４Ｍ”を図中に実線で示すように光路から離脱させればよい。この高速走査モードでは、光源１１からの射出光は、光変調器１１Ａ、ビームスプリッタ１２、共振型ガルバノスキャナ１９Ｘ、リレー光学系２０、制御型ガルバノスキャナ１６Ｘ，１６Ｙ、及び集光レンズ１７を順に経由して試料１８上に集光する。【００４３】
また、レーザ走査型顕微鏡を自由走査モードに設定するには、切替ミラー１４Ｍ”を図中に点線で示すように光路に挿入すればよい。この自由走査モードでは、光源１１からの射出光は、光変調器１１Ａ、ビームスプリッタ１２、切替ミラー１４Ｍ”、制御型ガルバノスキャナ１６Ｘ，１６Ｙ、及び集光レンズ１７を順に経由して試料１８上に集光する。
このようなレーザ走査型顕微鏡においても、第２実施形態のそれと同じ効果が得られる。【００４４】
なお、レーザ走査型顕微鏡１の光路配置及び光路切替機構の構成は、上述した実施形態のそれに限定される必要は無く、レーザ走査型顕微鏡１を収めるべき筐体の形状等に応じて適宜変更されることが望ましい。少なくとも、光の光路を、共振型ガルバノスキャナ１９Ｘが有効となる光路と共振型ガルバノスキャナ１９Ｘが無効となる光路との間で切り替えることができるのであれば、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。因みに、３つのガルバノスキャナ（共振型ガルバノスキャナ１９Ｘ，制御型ガルバノスキャナ１６Ｘ，１６Ｙ）の配置順についても、上述した共役関係が満たされている限りは変更が可能である。【００４５】
また、第１実施形態〜第３実施形態では、走査用のスキャナのうち、最も高速なミラーとして、共振型ガルバノスキャナを用いて説明したが、これに限られず、高速駆動可能な制御回路を有する制御型ガルバノスキャナ、ポリゴンミラー等であってもよい。制御型ガルバノスキャナで高速駆動する方法は、高周波で正弦波駆動する方法である。その場合は、必ずしも安定状態にさせておかなくともよく、駆動可能状態になっていればよい。
【図１】
2007077710.tif 000003
【図２】
2007077710.tif 000004
【図３】
2007077710.tif 000005
【図４】
2007077710.tif 000006
【図５】
2007077710.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成19年5月21日(2007.5.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光走査用の光路の所定位置に配置される少なくとも３つのミラースキャナと、
前記光路を、前記ミラースキャナのうち最も高速なミラースキャナが有効となる光路と、前記最も高速なミラースキャナが無効となる光路との間で切り替える光路切替手段とを備えた光走査装置であって、
前記有効となる光路と前記無効となる光路とは、異なる光路を形成してなる
ことを特長とする光走査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光走査装置において、
前記光路の切り替えを前記光路切替手段の挿脱又は回転により行う
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光走査装置において、
前記最も高速なミラースキャナは、
主走査用の１つの共振型ガルバノスキャナからなり、
他のミラースキャナは、
主走査用及び副走査用の１対の制御型ガルバノスキャナからなる
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の光走査装置において、
前記最も高速なミラースキャナ及び他のスキャナと被走査面との間には、その被走査面へ向かう光を集光する集光レンズが配置され、
前記最も高速なミラースキャナの配置位置と前記池のスキャナの配置位置との双方は、前記集光レンズの瞳と略共役に設定される
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
光源からの光で被観察面上を走査する請求項４に記載の光走査装置と、
前記被観察面上で発生した光を検出する検出手段と
を備えたことを特徴とする光走査型顕微鏡。
【請求項６】
請求項５に記載の光走査型顕微鏡において、
前記検出手段は、
前記被観察面上で発生した光を共焦点検出する
ことを特徴とする光走査型顕微鏡。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載の光走査型顕微鏡を利用した観察方法であって、
前記最も高速なミラースキャナが無効な状態に前記光走査型顕微鏡を設定して前記被観察面上の一部に光を照射する手順と、
前記照射の直後のタイミングで、前記最も高速なミラースキャナが有効な状態に前記光走査型顕微鏡を切り替える手順と、
前記最も高速なミラースキャナの振動状態を予め安定させておき、前記切り替えの直後のタイミングで前記被観察面の高速イメージングを開始する手順と
を含むことを特徴とする観察方法。
【請求項８】
請求項５又は請求項６に記載の光走査型顕微鏡に適用される制御装置であって、
前記最も高速なミラースキャナが無効な状態に前記光走査型顕微鏡を設定して前記被観察面上の一部に光を照射する手順と、
前記照射の直後のタイミングで、前記最も高速なミラースキャナが有効な状態に前記光走査型顕微鏡を切り替える手順と、
前記最も高速なミラースキャナの振動状態を予め安定させておき、前記切り替えの直後のタイミングで前記被観察面の高速イメージングを開始する手順と
を実行することを特徴とする制御装置。
【請求項９】
請求項５又は請求項６に記載の光走査型顕微鏡に接続されるコンピュータ用の制御プログラムであって、
前記最も高速なミラースキャナが無効な状態に前記光走査型顕微鏡を設定して前記被観察面上の一部に光を照射する手順と、
前記照射の直後のタイミングで、前記最も高速なミラースキャナが有効な状態に前記光走査型顕微鏡を切り替える手順と、
前記最も高速なミラースキャナの振動状態を予め安定させておき、前記切り替えの直後のタイミングで前記被観察面の高速イメージングを開始する手順と
を前記コンピュータに実行させることを特徴とする制御プログラム。
【国際調査報告】
2007077710.tif 000008
2007077710.tif 000009
2007077710.tif 000010
2007077710.tif 000011