(57)【要約】【課題】複数の波長のレーザ光を高速で変調することが可能なレーザ変調装置、顕微鏡を提供する。【解決手段】複数の波長のレーザ光を照射するレーザ光源１０と、前記複数の波長のレーザ光をそれぞれ独立に変調する多波長変調手段１１と、多波長変調手段１１からの出力光を多波長変調手段１１よりも高速に変調する高速変調手段１２とを有することを特徴とする。【選択図】図２
2007328113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の波長のレーザ光を照射するレーザ光源と、
前記複数の波長のレーザ光をそれぞれ独立に変調する多波長変調手段と、
前記多波長変調手段からの出力光を前記多波長変調手段よりも高速に変調する高速変調手段と、
を有することを特徴とするレーザ変調装置。
【請求項２】
前記多波長変調手段及び前記高速変調手段は、いずれも音響光学素子からなることを特徴する請求項１に記載のレーザ変調装置。
【請求項３】
前記高速変調手段の出力光のうちの０次回折光を前記レーザ変調装置の出力光として出力することを特徴とする請求項２に記載のレーザ変調装置。
【請求項４】
前記高速変調手段の出力側に、当該高速変調手段の出力光の出射角度を補正するための補正手段を有し、
前記高速変調手段の出力光のうちの１次回折光は、前記補正手段を介して所定位置へ導かれ、前記レーザ変調装置の出力光として出力されることを特徴とする請求項２に記載のレーザ変調装置。
【請求項５】
前記高速変調手段の出力側に、当該高速変調手段の出力光の出射角度の波長依存性を解消する向きに配置されたもう１つの高速変調手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載のレーザ変調装置。
【請求項６】
前記高速変調手段の入力側に、前記多波長変調手段が複数個備えられていることをを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか１項に記載のレーザ変調装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のレーザ変調装置を備えたことを特徴とする顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ変調装置、顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＡＯＭ（Acousto-Optic Modulator）やＡＯＴＦ（Acousto-Optic Tunable Filter）等の音響光学素子を用いたレーザ変調装置が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開２００５−２５０５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、音響光学素子であるＡＯＭは、レーザ光を高速で変調することができる反面、単一の波長のレーザ光のみしか変調することができない。このため、複数の波長のレーザ光をＡＯＭへ入力する場合には、ＡＯＭの入力側に分光特性を有する光学フィルタ、例えば干渉膜等を配置して、ＡＯＭへ入力するレーザ光の波長を選択しなければならなかった。
【０００４】
またＡＯＭは、入力されるレーザ光の波長に依存して出力光（一次回折光）の出射角度が異なってしまう。このため、出力光の出射角度を固定することが望まれる状況においては、波長毎にＡＯＭを用意し、各波長のレーザ光を個別に変調しなければならなかった。
【０００５】
また、もう１つの音響光学素子であるＡＯＴＦは、上述したＡＯＭと異なり、複数の波長のレーザ光を同時に変調することができる。また、ＡＯＴＦは出力光（１次回折光）の出射角度をレーザ光の波長に依存せずに略一定に維持することもできる。
【０００６】
しかしながら斯かるＡＯＴＦは、変調の速度がＡＯＭに比して遅いため、高速の変調が望まれる状況においては使用することができなかった。
【０００７】
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、複数の波長のレーザ光を高速で変調することが可能なレーザ変調装置、顕微鏡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】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明は、
複数の波長のレーザ光を照射するレーザ光源と、
前記複数の波長のレーザ光をそれぞれ独立に変調する多波長変調手段と、
前記多波長変調手段からの出力光を前記多波長変調手段よりも高速に変調する高速変調手段と、
を有することを特徴とするレーザ変調装置を提供する。
【０００９】
また、本発明のレーザ変調装置を備えたことを特徴とする顕微鏡を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複数の波長のレーザ光を高速で変調することが可能なレーザ変調装置、顕微鏡を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の各実施形態に係るレーザ変調装置及び顕微鏡について添付図面に基づいて詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るレーザ変調装置を備えたレーザ走査型顕微鏡の構成を示す図である。
【００１２】
図１に示すように、本レーザ走査型顕微鏡１は、レーザ走査型顕微鏡であって、顕微鏡本体２と、複数の波長のレーザ光を照明光として顕微鏡本体２へ供給するレーザ変調装置３と、観察モニタ４を備えたコンピュータ５とからなる。なお、顕微鏡本体２とレーザ変調装置３とは、光ファイバ６を介して接続されている。
【００１３】
図２は、本発明の第１実施形態に係るレーザ変調装置３の構成を示す図である。
図２に示すように、レーザ変調装置３は、波長の異なる複数のレーザ光を発するマルチレーザ光源１０と、複数の波長のレーザ光を同時に変調可能なＡＯＴＦ１１と、単一の波長のレーザ光を高速で変調可能なＡＯＭ１２とからなる。
【００１４】
本レーザ変調装置３において、ＡＯＴＦ１１は、マルチレーザ光源１０の出射光路上に配置されており、ＡＯＭ１２は、ＡＯＴＦ１１からの出力光のうちの１次回折光の出射光路上に配置されている。さらに、ＡＯＭ１２からの出力光のうちの０次回折光の出射光路上には、光ファイバ６のカップラ６ａが配置されている。なお、カップラ６ａには、レーザ光を光ファイバ６へ効率良く導入するための不図示のレンズが組み込まれている。
【００１５】
斯かる本レーザ変調装置３において、マルチレーザ光源１０から発せられた複数の波長のレーザ光は、ＡＯＴＦ１１によってそれぞれ独立に変調されて、その一次回折光がＡＯＭ１２に入力される。この光は、該ＡＯＭ１２によって高速で変調されて、その０次回折光がカップラ６ａに入力される。そしてカップラ６ａに入力されたこの光は、光ファイバ６を介して顕微鏡本体２へ照明光として導入されることとなる。
【００１６】
以上の構成により本レーザ変調装置３は、具体的には、ＡＯＴＦ１１によって複数の波長のレーザ光をそれぞれ独立に１０μｓ程度の変調速度でＯＮ／ＯＦＦ及び調光、即ち波長を選択してその波長のレーザ光の強度調整を行い、さらに、このＡＯＴＦ１１からの出力光をＡＯＭ１２によって１μｓ程度の変調速度でＯＮ／ＯＦＦ（スイッチング）することができる。
【００１７】
このようにして本レーザ変調装置３では、複数の波長のレーザ光を高速に変調することができる。また本レーザ変調装置３では、ＡＯＭ１２の出力光のうちの０次回折光を本レーザ変調装置３の出力光としてカップラ６ａへ入力する構成であるため、この出力光の出射角度は波長に依存せずに常に一定に維持することができる。
【００１８】
以上の構成の本レーザ走査型顕微鏡１において、レーザ変調装置３からのレーザ光は、光ファイバ６を介して顕微鏡本体２内へ導入され、偏光板１５によって直線偏光に変換された後、偏光ビームスプリッタ１６によって反射される。そしてこの光は、１／４波長板１７、偏向ミラー１８を順に経た後、レンズ１９，２０，２１を介してステージ２２上の標本２３の表面に照射される。ここで、偏向ミラー１８は不図示の２個のガルバノメータによって駆動され、これによって照射光を標本２３の表面上で走査することができる。
【００１９】
そして、標本２３の表面で反射された光は、再びレンズ２１，２０，１９、偏向ミラー１８、及び１／４波長板１７を順に経て偏光ビームスプリッタ１６へ入射する。この光は該偏光ビームスプリッタ１６を透過し、レンズ２４を介して光電検出器２５に導かれ、該光電検出器２５の光電面には標本２３の照射点の像が結ばれることとなる。これによりコンピュータ５は、各走査点における光電検出器２５の出力から標本２３の画像データを作成して観察モニタ４上に表示することができる。
【００２０】
以上より、複数の波長のレーザ光を高速で変調することが可能なレーザ走査型顕微鏡１を実現することができる。
なお、本実施形態では、レーザ光源としてマルチレーザ光源１０を用いているが、本発明はこれに限られるものでなく、波長可変のレーザ光源を用いたり、光ファイバを用いてレーザ発振させるファイバレーザ光源を用いたり、波長の異なるレーザ光源を複数個備える構成とすることもできる。
【００２１】
また、本実施形態において、光電検出器２５の直前であって標本２３と共役な位置にピンホールを配置すれば、本レーザ走査型顕微鏡１をコンフォーカル顕微鏡として用いることができる。さらに、斯かるコンフォーカル顕微鏡において、偏光板１５と１／４波長板１７を取り除き、偏光ビームスプリッタ１６の代わりにダイクロイックミラーを使用し、このダイクロイックミラーと光電検出器２５の間の光路に蛍光フィルタを取り付けることで、蛍光コンフォーカル顕微鏡として用いることができる。ここで、ダイクロイックミラーは、レーザ変調装置３からのレーザ光を反射し、かつ標本２３をこのレーザ光で励起することにより標本２３から放射された蛍光を透過する。蛍光フィルタは、標本２３で反射したレーザ光を透過せず、かつ該蛍光を透過する。さらに、斯かる蛍光コンフォーカル顕微鏡において標本を光退色させて観察する等の場合には、波長毎にレーザ光を独立に調光する必要があるが、調光する画素の場所が予めわかっているため、ＡＯＴＦによる変調のタイミングをコントロールすることによって光退色させる箇所を自在に制御することができる。
【００２２】
なお、以下に示す各実施形態では、本実施形態に係るレーザ変調装置３の変形例を示す。
（第２実施形態）
図３（ａ）は、本発明の第２実施形態に係るレーザ変調装置の構成を示す図である。
図３（ａ）に示すように、本レーザ変調装置３０は、マルチレーザ光源３１と、ＡＯＴＦ３２と、ＡＯＭ３３と、該ＡＯＭ３３の出力光の出射角度の波長依存性を解消するための三角柱形状のプリズム３４とからなる。
【００２３】
本レーザ変調装置３０において、ＡＯＴＦ３２は、マルチレーザ光源３１の出射光路上に配置されており、ＡＯＭ３３は、ＡＯＴＦ３２からの出力光のうちの１次回折光の出射光路上に配置されている。また、プリズム３４は、ＡＯＭ３３からの出力光のうちの１次回折光の出射光路上であってＡＯＭ３３の近傍に配置されている。そしてさらに、プリズム３４の出射光路上には、光ファイバ６のカップラ６ａが配置されている。
【００２４】
斯かる本レーザ変調装置３０において、マルチレーザ光源３１から発せられた複数の波長のレーザ光は、ＡＯＴＦ３２によってそれぞれ独立に変調されて、その一次回折光がＡＯＭ３３に入力される。この光は、該ＡＯＭ３３によって高速で変調されて、その１次回折光はプリズム３４に入力される。そしてこの光は、該プリズム３４によって屈折されて、カップラ６ａに入力される。カップラ６ａに入力されたこの光は、光ファイバ６を介して顕微鏡本体へ照明光として導入されることとなる。
【００２５】
以上の構成により本レーザ変調装置３０は、上記第１実施形態に係るレーザ変調装置３と同様の効果を奏することができる。そしてさらに本レーザ変調装置３０では、上述のようにＡＯＭ３３の出力光のうち、波長に依存して進行方向が異なる１次回折光をプリズム３４によって屈折し、本レーザ変調装置３０の出力光としてカップラ６ａへ入力する構成であるため、この出力光の出射角度は波長に依存せずに常に一定に維持することができる。また、前述のように本レーザ変調装置３０は、ＡＯＭ３３の出力光のうちの１次回折光を使用する構成であるため、調光範囲を上記第１実施形態に比して大きく確保することができる。なお、調光範囲とは、レーザ光を調光した際の光強度の最も小さい値と最も大きな値の範囲を指す。
【００２６】
なお、本実施形態に係るレーザ変調装置３０では、上述のプリズム３４の替わりに、ＡＯＭ３３の出力光（一次回折光）の出射角度の波長依存性を解消可能な他の光学素子、例えば回折格子等を用いることもできる。
【００２７】
（第３実施形態）
図３（ｂ）は、本発明の第３実施形態に係るレーザ変調装置の構成を示す図である。
図３（ｂ）に示すように、本レーザ変調装置４０は、マルチレーザ光源４１と、ＡＯＴＦ４２と、第１ＡＯＭ４３と、第２ＡＯＭ４４とからなる。
【００２８】
本レーザ変調装置４０において、ＡＯＴＦ４２は、マルチレーザ光源４１の出射光路上に配置されており、第１ＡＯＭ４３は、ＡＯＴＦ４２からの出力光のうちの１次回折光の出射光路上に配置されている。また、第２ＡＯＭ４４は、第１ＡＯＭ４３からの出力光のうちの１次回折光の出射光路上であって、第１ＡＯＭ４３と反対の向き、即ち第１ＡＯＭ４３の出力光（一次回折光）の出射角度の波長依存性を解消（相殺）する向きで配置されている。そしてさらに、第２ＡＯＭ４３の出射光路上には、光ファイバ６のカップラ６ａが配置されている。
【００２９】
斯かる本レーザ変調装置４０において、マルチレーザ光源４１から発せられた複数の波長のレーザ光は、ＡＯＴＦ４２によってそれぞれ独立に変調されて、その一次回折光が第１ＡＯＭ４３に入力される。この光は、該第１ＡＯＭ４３によって高速で変調されて、その１次回折光は第２ＡＯＭ４４に入力される。そしてこの光は、該第２ＡＯＭ４４によって同様に高速で変調されて、その１次回折光はカップラ６ａに入力される。カップラ６ａに入力されたこの光は、光ファイバ６を介して顕微鏡本体へ照明光として導入されることとなる。
【００３０】
以上の構成により本レーザ変調装置４０は、上記第１実施形態に係るレーザ変調装置３と同様の効果を奏することができる。そしてさらに本レーザ変調装置４０では、波長に依存して生じる第１ＡＯＭ４３の１次回折光の出射角度のずれを、第２ＡＯＭ４４によって解消（相殺）し、本レーザ変調装置４０の出力光としてカップラ６ａへ入力する構成であるため、この出力光の出射角度は波長に依存せずに常に一定に維持することができる。また、前述のように本レーザ変調装置４０は、第２ＡＯＭ４４の出力光のうちの１次回折光を使用する構成であるため、上記第２実施形態と同様、調光範囲を上記第１実施形態に比して大きく確保することができる。
【００３１】
（第４実施形態）
図３（ｃ）は、本発明の第４実施形態に係るレーザ変調装置の構成を示す図である。
図３（ｃ）に示すように、レーザ変調装置５０は、マルチレーザ光源５１と、第１ＡＯＴＦ５２と、第２ＡＯＴＦ５３と、ＡＯＭ５４とからなる。
【００３２】
本レーザ変調装置５０において、第１ＡＯＴＦ５２は、マルチレーザ光源５１の出射光路上に配置されており、第２ＡＯＴＦ５３は、第１ＡＯＴＦ５２の出力光のうちの１次回折光の出射光路上に配置されている。また、ＡＯＭ５４は、第２ＡＯＴＦ５３の出力光のうちの１次回折光の出射光路上に配置されている。さらに、ＡＯＭ５４からの出力光のうちの０次回折光の出射光路上には、光ファイバ６のカップラ６ａが配置されている。
【００３３】
斯かる本レーザ変調装置５０において、マルチレーザ光源５１から発せられた複数の波長のレーザ光は、第１ＡＯＴＦ５２によってそれぞれ独立に変調されて、その一次回折光が第２ＡＯＴＦ５３に入力される。この光は、該第２ＡＯＴＦ５３によってさらに変調されて、その一次回折光がＡＯＭ５４に入力される。そしてこの光は、該ＡＯＭ５４によって高速で変調されて、その０次回折光がカップラ６ａに入力される。そしてカップラ６ａに入力されたこの光は、光ファイバ６を介して顕微鏡本体へ照明光として導入されることとなる。
【００３４】
以上の構成により本レーザ変調装置５０は、上記第１実施形態に係るレーザ変調装置３と同様の効果を奏することができる。また本レーザ変調装置５０では、ＡＯＭ５４の出力光のうちの０次回折光を本レーザ変調装置５０の出力光としてカップラ６ａへ入力する構成であるため、この出力光の出射角度は波長に依存せずに常に一定に維持することができる。
【００３５】
そしてさらに本レーザ変調装置５０では、直列に配置した２つのＡＯＴＦ５２，５３を用いることで、調光範囲を上記第１実施形態に比して極めて大きく確保することができる。このため、特に本レーザ変調装置５０を蛍光コンフォーカル顕微鏡に用いる場合等により効果的である。なお、この２つのＡＯＴＦ５２，５３の駆動は、共通の駆動装置によって行う構成とすることで低コスト化を図ることができる。
なお、本レーザ変調装置５０におけるＡＯＭ５４を外し、第２ＡＯＴＦ５３の出力を直接カップラ６ａへ入力する構成とすれば、大きな調光範囲の確保のみを実現したレーザ変調装置を構成することができる。
【００３６】
上記第１実施形態においてレーザ変調装置３の替わりに、以上に述べた第２、第３、又は第４実施形態に係るレーザ変調装置を用いても、第１実施形態と同様に、複数の波長のレーザ光を高速で変調することが可能なレーザ走査型顕微鏡を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るレーザ変調装置を備えたレーザ走査型顕微鏡の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るレーザ変調装置の構成を示す図である。
【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の第２，３，４実施形態に係るレーザ変調装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１    レーザ走査型顕微鏡
２    顕微鏡本体
３    レーザ変調装置
５    コンピュータ
６    光ファイバ
１０  マルチレーザ光源
１１  ＡＯＴＦ
１２  ＡＯＭ
【図１】
2007328113.tif 000003
【図２】
2007328113.tif 000004
【図３】
2007328113.tif 000005