(57)【要約】【課題】光源装置に接続された光ファイバーからの射出レーザー光の強度を光源装置内に設けられている光検出器で測定可能にする光源装置とこれを備えたレーザ顕微鏡を提供すること。【解決手段】レーザ光を射出する光源１，２，３と、前記レーザ光を光ファイバー１１に導入する導入光学系と、前記導入光学系に配置され前記レーザ光の一部を分岐する分岐光学素子７と、前記分岐されたレーザ光の強度を測定する光検出器８と、前記光ファイバー１１の出射端が接続され、前記光ファイバーから射出された射出レーザ光を前記光検出器８に導くモニター光学系Ｍを有する光源装置１００とこれを備えたレーザ顕微鏡３００。【選択図】図３
2007140196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を射出する光源と、
前記レーザ光を光ファイバーに導入する導入光学系と、
前記導入光学系に配置され前記レーザ光の一部を分岐する分岐光学素子と、
前記分岐されたレーザ光の強度を測定する光検出器と、
前記光ファイバーの出射端が接続され、前記光ファイバーから射出された射出レーザ光を前記光検出器に導くモニター光学系を有することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記導入光学系は、前記光ファイバーに導入するレーザ光を調整する調整機構を有することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記光検出器で検出された前記光ファイバーからの前記射出レーザ光の強度に応じて、前記調整機構を制御する制御装置を有することを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記分岐光学素子は、ガラス板であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項５】
前記分岐光学素子と前記光検出器との間に、前記分岐されたレーザ光の強度を測定する光路と前記モニター光学系を切替える光路切替手段を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記分岐光学素子は、前記導入光学系の光路から挿脱可能であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光源装置を有し、
前記光源装置の前記光ファイバーの射出端が接続され、前記光ファイバーから射出されたレーザ光を照明光学系に導き標本に照射し、前記標本からの光を検出することを特徴とするレーザ顕微鏡。
【請求項８】
前記標本位置に光ファイバー用のコネクタを有し、
前記コネクタに接続された光ファイバーを前記モニター光学系に接続し、対物レンズから射出する前記レーザ光の強度を前記光源装置の光検出器で検出することを特徴とする請求項７に記載のレーザ顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置とこれを備えたレーザ顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ顕微鏡では、光源装置のレーザ光源からのレーザ光を光ファイバーに導き、この光ファイバーを顕微鏡に接続することによってレーザ光を顕微鏡に導入し、対物レンズを介して標本に照射している。このようなレーザ顕微鏡において、レーザ光の強度を測定するために、レーザ光の強度を測定する光検出器を光源装置内に備えているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−３１６７８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、特許文献１に開示されている光源装置では、光源装置内に設けられている光検出器は、レーザ光源から光ファイバーに導かれるレーザ光の強度を測定及びモニターするためのもので、光ファイバーから射出するレーザ光の強度を測定するためには別途光検出器を準備する必要があり、レーザ光の光路調整や射出強度調整及び光強度校正が煩雑になると言う問題がある。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑みて行われたものであり、光源装置に接続された光ファイバーからの射出レーザー光の強度を光源装置内に設けられている光検出器で測定可能にする光源装置とこれを備えたレーザ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】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、レーザ光を射出する光源と、前記レーザ光を光ファイバーに導入する導入光学系と、前記導入光学系に配置され前記レーザ光の一部を分岐する分岐光学素子と、前記分岐されたレーザ光の強度を測定する光検出器と、前記光ファイバーの出射端が接続され、前記光ファイバーから射出された射出レーザ光を前記光検出器に導くモニター光学系を有することを特徴とする光源装置を提供する。
【０００６】
また、本発明は、前記光源装置を有し、前記光源装置の前記光ファイバーの射出端が接続され、前記光ファイバーから射出されたレーザ光を照明光学系に導き標本に照射し、前記標本からの光を検出することを特徴とするレーザ顕微鏡を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、光源装置に接続された光ファイバーからの射出レーザー光の強度を光源装置内に設けられている光検出器で測定可能にする光源装置とこれを備えたレーザ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】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態に関し図面を参照しつつ説明する。
【０００９】
（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係る光源装置の概略構成図である。
【００１０】
図１において、レーザ光源１から光軸Ｉに沿って出力されたレーザ光は光軸Ｉに対して約４５度傾けて配置されたダイクロイックイラー６を透過して光軸Ｉに対して略４５度傾けて配置されたレーザ光分岐用のガラス板７を反射及び透過してカップリング９に導入される。ガラス板７で反射されたレーザ光は光検出器８に入射されてレーザ光の光強度が測定される。一方、カップリング９を介して光ファイバコネクタ１０に接続されている光ファイバー１１の入射端１１ａにレーザ光源１からのレーザ光が導かれ光ファイバー１１の射出端１１ｂから射出される。光ファイバコネクタ１０にはファイバ１１の入射端１１ａの位置及び傾きを調整する調整機構１０ａが配置されており、入射端１１ａの位置や角度を調整して、レーザ光を効率よくファイバ１１に入射するようにする。また、光源装置１００は、レーザ光源１の他に、レーザ光源２、及びレーザ光源３を有している。なお、レーザ光源は３個の限らず必要な数設置することができる。
【００１１】
また、レーザ光源２から出力されたレーザ光は、ダイクロイックミラー５で光路を偏向されてダイクロイックミラー６に入射し、ダイクロイックミラー６で反射されてガラス板７の方向に進行する。ダイクロイックミラー５にはミラー位置調整機構５ａが設けられており、レーザ光源２から出力されたレーザ光の光軸が光軸Ｉにほぼ一致するようにダイクロイックミラー５の傾きが調整される。この結果、レーザ光源２から出力されたレーザ光は、レーザ光源１から出力されたレーザ光と同じ光軸Ｉを進行しカップリング９に入射して光ファイバー１１に導かれる。またガラス板７で反射されて光検出器８で光強度が測定される。
【００１２】
また、レーザ光源３から出力されたレーザ光は、ミラー４で光路を偏向されてダイクロイックミラー５を透過しダイクロイックミラー６に入射し、ダイクロイックミラー６で反射されてガラス板７の方向に進行する。ミラー４にはミラー位置調整機構４ａが設けられており、レザー光源３から出力されたレーザ光の光軸が、光軸Ｉにほぼ一致するようにミラー４の傾きが調整される。この結果、レーザ光源２から出力されたレーザ光は、レーザ光源１から出力されたレーザ光と同じ光軸Ｉを進行しカップリング９に入射して光ファイバー１１に導かれる。またガラス板７で反射されて光検出器８で光強度が測定される。
【００１３】
また、各レーザ光源１、２、３とダイクロイックミラー５、６、ミラー４のそれぞれの間には、シャッタ１ａ、２ａ、３ａが配設されている。シャッタ１ａ、２ａ、３ａの開閉を制御することによってレーザ光源１、２、３のいずれのレーザ光を光ファイバー１１から射出するかを選択することができる。
【００１４】
なお、レーザ光源１はアルゴンレーザ、レーザ光源２はＨｅ−Ｎｅレーザ、レーザ光源３は半導体レーザなどのレーザ光源が適宜用いられる。またレーザ光源の数は３個に限定されず必要な数配置することもできる。さらに、それぞれのレーザ光源はＸＹＺ方向に移動可能に構成し位置だし調整を行えるように構成することも可能である。また、カップリング９は図１の紙面に垂直な平面内で移動可能に構成し、光軸Ｉに沿って入射するレーザ光を良好に光ファイバー１１に導くように構成することも可能である。さらにカップリング９の移動調整は手動式でも電動式でも可能である。
【００１５】
以上述べたように、光軸Ｉに沿って入力されるレーザ光の光強度をガラス板７で分岐されたレザー光を光検出器８で測定することで制御することができる。しかしながら、従来の光源装置では、光ファイバー１１の射出端１１ｂから射出されるレーザ光の強度は、光検出器８とは異なる光検出器を別途準備して測定する必要があった。例えば、光検出器８の出力と別途準備した光検出器との出力から光強度校正図を作成して光検出器８の出力値から射出端１１ｂの強度を推測することが行われていたため、光強度の校正等が煩雑になっていた。
【００１６】
本実施の形態に係る光源装置１００では、光軸Ｉ中のガラス板７に対して光検出器８と対向する位置に光ファイバーコネクタ１２とコリメートレンズ１３とシャッタ１２ａを設け、光ファイバーコネクタ１２から射出されたレーザ光がコリメートレンズ１３によって光検出器８に入射されるモニター光学系Ｍを有しているので、光ファイバー１１の射出端１１ｂを光コネクタ１２に接続することにより、射出端１１ｂから射出されるレーザ光の強度をモニター光学系Ｍを介して光検出器８で検出することが可能になる。ファイバ１１の入射端１１ａに最も効率よくレーザ光を入射させるためには、光検出器８でモニタしている光強度を見ながら調節機構１０ａで入射端１１ａの位置や傾きを調節する。光検出器８にはレーザ光源から射出し、ガラス板７で反射された光と、ファイバ１１の出射端１１ｂから射出したレーザ光の２つの光が入射している。したがって、ファイバ１１の射出端１１ｂから射出したレーザ光の強度をモニタしたい場合には、シャッタ１２ａを閉じてレーザ光源からの光強度を光検出器８で測定した後、シャッタ１２ａを開いて光検出器８で光強度を測定しレーザ光源からの光の強度との差をとればよい。なお、射出端１１ｂからの光を最大にするように調整機構１０ａを調整する場合には、光検出器８で検出する光強度には、レーザ光源から射出しガラス板７で反射された光と、ファイバ１１の射出端１１ｂから射出したレーザ光の２つの光が入射しているが、ガラス板７で反射された光の強度は変化しないので、光検出器８で検出する光強度が最大になるように調整すれば、射出端１１ｂから射出するレーザ光の光強度は最大になる。
【００１７】
それぞれのレーザ光源１、２、３からのレーザ光強度の調整は、それぞれのシャッタ１ａ、２ａ、３ａを開閉しながら光検出器８の出力を光源コントローラ１４に入力し、光源コントローラ１４からの制御出力でそれぞれのレーザ光源１、２、３の出力を制御することで行うことができる。このようにして光源装置１００が構成されている。
【００１８】
なお、射出端１１ｂから射出される光強度を測定する場合には、ガラス板７を移動可能または回転可能にして、光路中から挿脱可能にすることによって、レーザ光源からの光を光検出器８に入射させず、射出端１１ｂからの光だけを検出するようにしても構わない。
【００１９】
本第１実施の形態に係る光源装置１００では、光ファイバー１１の射出端１１ｂからの射出レーザ光の強度を、光源装置１００内の光検出器８のみで測定することが可能になる。これにより別途光検出器を用意する必要も無くなり、光強度測定の煩雑さを軽減することができる。即ち、光源装置単体で、射出レーザ光の調整や校正をすることができる。この調整は、通常光源装置の出荷時、納入時に行い、必要に応じて使用時にも行うことができる。また、別途用意する光検出器の差異による光強度校正のやり直し等の作業を不要にすることができる。
【００２０】
（第２実施の形態）
図２は、本発明の第２実施の形態に係る光源装置２００の概略構成図であり、（ａ）は光ファイバーからの射出レーザ光の強度を検出する場合を、（ｂ）は通常の使用状態である分岐されたレーザ光の強度を検出しながら光ファイバーから照明光を射出する場合をそれぞれ示す。第２実施の形態が第１実施の形態と異なるところは、光検出器に入射するレーザ光を分岐光路側またはモニター光学系側のいずれかに切替える光路切替え手段を有している点にある。第１実施の形態と同様の構成は同じ符号を付し説明を省略する。
【００２１】
図２（ａ）は光ファイバー１１の射出端１１ｂからの射出レーザ光の強度を光検出器８で検出する場合を示している。このとき、光路切替え手段であるミラー１６がモニタ光学系Ｍ側に設定されている。光ファイバコネクタ１２に接続された射出端１１ｂから射出されたレーザ光はシャッタ１２ａ、コリメートレンズ１３を通過してミラー１６で光路を光検出器８方向に偏向される。レーザ光はコリメートレンズ１３で光検出器８上に入射されて光強度が検出される。このとき、ガラス板７で反射されたレーザ光は、ミラー１６の背面で遮られるため光検出器８に入射することは無い。
【００２２】
図２（ｂ）は、光ファイバー１１の射出端１１ｂからのレーザ光を照明光として使用する場合を示している。このとき、光路切替え手段であるミラー１６は、モニター光学系Ｍから外されて、ガラス板７で反射されたレーザ光が光検出器８に入射する状態に設定されている。このように設定することによって、光ファイバー１１からの射出レーザ光の状態を光検出器８でモニターすることができる。
【００２３】
本第２実施の形態では、光路切替え手段であるミラー１６は、ミラー切替え機構１７によって、ミラー１６を回転させることで分岐光路とモニター光学系の光路とを切替えるように構成されてる。なお、ミラー切替え機構１７は手動式でも電動式でも良い。このようにして、本第２実施の形態に係る光源装置２００が構成されている。
【００２４】
なお、その他の効果は第１実施の形態と同様であり詳細な説明を省略する。
【００２５】
なお、上述の実施の形態において、光源装置１００、２００のダイクロイックミラー６とガラス板７の間に音響光学変換素子（ＡＯＴＦ）を用いて、高速に波長を選択して必要な波長の光のみの光強度を光検出器８で検出することもできる。
【００２６】
（第３実施の形態）
図３は、本発明の実施の形態に係る光源装置を具備するレーザ顕微鏡の概略構成図を示す。第１実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し説明を省略する。
【００２７】
図３において、光ファイバー１１の射出端１１ｂが、レーザ顕微鏡３００の照明光学系の入射端である光ファイバーコネクタ２０に接続されている。これにより光源装置１００からのレーザ光は光ファイバー１１を通じて光ファイバーコネクタ２０を介して照明光学系に導かれる。光ファイバーコネクタ２０から導入されたレーザ光はダイクロイックミラー２１で反射され、レーザ光を二次元方向に走査する走査手段３５に入射する。走査手段３５は、水平スキャナ（Ｘ方向スキャナ）２２と垂直スキャナ（Ｙ方向スキャナ）２３から構成され、レーザ光を標本４０上で二次元方向（ＸＹ方向）に走査することを可能にする。走査手段３５から射出したレーザ光は、走査レンズ系２４を介して対物レンズ４１に入射し、ステージ２６に載置された標本４０に集光して照射される。
【００２８】
レーザ光で励起されたことにより発生した標本４０からの蛍光は、対物レンズ４１で集光されて走査レンズ系２４を通過し、走査手段３５でデスキャンされ、及びダイクロイックミラー２１を通過してピンホール２８を通り蛍光フィルタ２９により波長選択されて検出器３０で検出され電気信号に変換される。なお、ダイクロイックミラー２１にはビームスプリッタを使用しても良い。また、検出器３０には光電子倍増管（ＰＭＴ）が使用される。本実施の形態では、鏡焦点顕微鏡の実施の形態を示しているが、鏡焦点にする必要が無い場合には、ピンホール２８は必要ない。
【００２９】
検出器３０からの電気信号は、顕微鏡制御装置３１（例えば、ＰＣ等）の画像処理手段で処理された後、モニター装置などの表示装置３２に表示される。顕微鏡制御装置３１は、レーザ顕微鏡３００の走査手段３５の走査制御、ピンホール２８の交換などの制御、蛍光フィルタ２９の交換などの制御、及び光源装置１００の光検出器８からの信号を検出して光源装置１００のレーザ光の光強度をモニターし、光強度が一定になるように光源コントローラ１４を介してレーザ光源１〜３の出力を制御するように構成されてる。このようにして、光源装置１００を具備するレーザ顕微鏡３００が構成されている。
【００３０】
本第３実施の形態に係るレーザ顕微鏡では、第１実施の形態で説明したように、照明光学系に導かれるレーザ光の光強度を光源装置１００の光検出器８で検出可能としているので、別途光検出器を準備する必要が無く、また一つの光検出器８を用いるため、レーザ光の校正が簡単に行える。レーザ光源からの光をモニタする検出器と、ファイバ１１から射出される光をモニタする検出器を別々に設けた場合には、それぞれの検出器の検出感度を校正する必要があるが、両者を共通の検出器である光検出器８で検出しているため校正の必要はない。さらに、顕微鏡制御装置３１で光検出器８をモニターし、レーザ光源１〜３の射出光量を制御することで、照明光学系に入射するレーザ光の強度を一定に維持することができる。
【００３１】
図４は、本第３実施の形態に係るレーザ顕微鏡３００において、標本４０に照射されるレーザ光の光強度を検出する場合を示している。
【００３２】
対物レンズ４１から標本４０に照射されるレーザ光の光強度は、ステージ２６に光ファイバーコネクタ２５を有する支持部材を載置し、光ファイバー２７の入射端２７ａを光ファイバーコネクタ２５に接続し、射出端２７ｂを光源装置１００のモニター光学系Ｍの光ファイバーコネクタ１２に接続する。また、レーザ光が光ファイバコネクタ２５に接続された光ファイバーの端面に入射するように顕微鏡制御装置３１で走査手段３５を制御する。これにより、光源装置１００からのレーザ光は光ファイバ１１を介してレーザ顕微鏡３００の照明光学系に導かれ、対物レンズ４１から出射して光ファイバ２７で光源装置１００のモニター光学系Ｍに導かれ光検出器８で光強度が検出される。光検出器８からの信号は顕微鏡制御装置３１に送られ、光強度がモニターされる。このような構成により、本実施の形態に係るレーザ顕微鏡は、標本４０に照射されるレーザ光の強度を容易に検出することができる。
【００３３】
また、光ファイバー１１を光ファイバーコネクタ１０と光ファイバーコネクタ１２に接続した時の光検出器８の出力をＩ１、光ファイバー２７を光ファイバーコネクタ１０と光ファイバーコネクタ１２に接続した時の光検出器８の出力をＩ２、及び光ファイバー２７を光ファイバーコネクタ２５と光ファイバーコネクタ１２に接続した時の光検出器８の出力をＩ３とすると、光ファイバー２７の損失Ｉｆは、Ｉｆ＝Ｉ１−Ｉ２  （Ｉ２＜Ｉ１）から求められ、レーザ顕微鏡１００の光ファイバーコネクタ２０から標本４０までの光学系における損失Ｉｎは、Ｉｎ＝Ｉ２−Ｉ３から求められる。これらＩｆ、Ｉｎは顕微鏡制御装置３１に記憶され光強度の制御に用いられる。このように本実施の形態に係るレーザ顕微鏡３００では、光源装置１００に配設された１個の同じ光検出器８ですべての測定が行えるので強度の換算が容易となる。
【００３４】
なお、光源装置１００を第２実施の形態の光源装置２００に交換しても同様の作用効果を奏することができるので詳細な説明は省略する。
【００３５】
このように本発明によれば、レーザ光源装置からのレーザ光の出力強度を、光源装置内の光検出器によって容易に測定することができる。また光検出器が１個ですむため、低コストでレーザ顕微鏡を構成することができる。さらに共通の光検出器を使用するため適切な光照射状態を再現でき、定量的な測定を容易に行うことができる。
【００３６】
なお、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る光源装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第２実施の形態に係る光源装置の概略構成図であり、（ａ）は光ファイバーからの射出レーザ光の強度を検出する場合を、（ｂ）は通常の使用状態である分岐されたレーザ光の強度を検出しながら光ファイバーから照明光を射出する場合をそれぞれ示す。
【図３】本発明の第実施の形態に係る光源装置を具備するレーザ顕微鏡の概略構成図を示す。
【図４】本第３実施の形態に係るレーザ顕微鏡において、標本に照射されるレーザ光の光強度を検出する場合を示す。
【符号の説明】
【００３８】
１、２、３  レーザ光源
４          ミラー
５、６、２１    ダイクロイックミラー
７        ガラス板
８        光検出器
９        カップリング
１０、１２、２５  光ファイバコネクタ
１３      コリメートレンズ
１４      光源コントローラ
１５      ミラー制御手段
１６      ミラー（光路切替え手段）
１７      ミラー切替え機構
２２      水平スキャナ（Ｘ方向スキャナ）
２３      垂直スキャナ（Ｙ方向スキャナ）
２４      走査レンズ
２６      ステージ
２８      ピンホール
２９      蛍光フィルタ
３０      検出器
３１      顕微鏡制御装置
３２      表示装置
１００、２００  光源装置
３００    レーザ顕微鏡
Ｉ      光源
Ｍ      モニター光学系
【図１】
2007140196.tif 000003
【図２】
2007140196.tif 000004
【図３】
2007140196.tif 000005
【図４】
2007140196.tif 000006