(57)【要約】【課題】安価で、簡易に、かつ、小型のセンサを用いて対物レンズの瞳径に対応した理想的なビーム径にレーザ光を調節する。【解決手段】レーザ光源２と、該レーザ光源２から発せられたレーザ光Ｌ１のビーム径を調節するビームエキスパンダ１０と、該ビームエキスパンダ１０によりビーム径が調節されたレーザ光Ｌ１の光量を検出するパワーメータ１３と、ビームエキスパンダ１０によりビーム径が調節されたレーザ光Ｌ１を標本Ａに集光する対物レンズ６と、ビームエキスパンダ１０とパワーメータ１３との間の対物レンズ６の瞳位置と光学的に共役な位置に配置され、ビームエキスパンダ１０により調節されたビーム径よりも小さい開口径を有する絞り１２と、該絞り１２を介さずにパワーメータ１３により検出されるレーザ光Ｌ１の光量および絞り１２を介してパワーメータ１３により検出されたレーザ光Ｌ１の光量に基づいて、ビームエキスパンダ１０を制御する制御部１４とを備えるレーザ顕微鏡１を提供する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源と、
該レーザ光源から発せられたレーザ光のビーム径を調節するビームエキスパンダと、
該ビームエキスパンダによりビーム径が調節されたレーザ光の光量を検出するパワーメータと、
前記ビームエキスパンダによりビーム径が調節されたレーザ光を標本に集光する対物レンズと、
前記ビームエキスパンダと前記パワーメータとの間の前記対物レンズの瞳位置と光学的に共役な位置に配置され、前記ビームエキスパンダにより調節されたビーム径よりも小さい開口径を有する絞りと、
該絞りを介さずにパワーメータにより検出されるレーザ光の光量および前記絞りを介してパワーメータにより検出されたレーザ光の光量に基づいて、前記ビームエキスパンダを制御する制御部とを備えるレーザ顕微鏡。
【請求項２】
前記絞りを介さずにパワーメータにより検出されるレーザ光の光量を記憶する記憶部を備え、
前記制御部が、前記記憶部に記憶された光量と、絞りを介してパワーメータにより検出されたレーザ光の光量との比に基づいて前記ビームエキスパンダを制御する請求項１に記載のレーザ顕微鏡。
【請求項３】
前記絞りが、少なくとも開放状態と、前記レーザ光のビーム径より小さい開口径に絞った状態とで切替可能であり、
前記制御部が、前記絞りを開放状態および絞った状態にそれぞれ切り替えて前記パワーメータにより検出されたレーザ光の光量に基づいて、前記ビームエキスパンダを制御する請求項１に記載のレーザ顕微鏡。
【請求項４】
前記絞りを絞ったときの開口径が、前記対物レンズの瞳径を瞳投影倍率で除算した大きさであり、
前記制御部が、絞りを開放状態にして検出したレーザ光の光量に対して、絞りを絞った状態にして検出したレーザ光の光量の比率が略８６．５％となるように、前記ビームエキスパンダを制御する請求項３に記載のレーザ顕微鏡。
【請求項５】
前記絞りに対して光軸方向に間隔をあけた位置に、少なくとも開放状態と、前記レーザ光のビーム径より小さい開口径に絞った状態とで切替可能な他の絞りが配置され、
一方の絞りを絞った状態とし、他方の絞りを開放した状態として、それぞれパワーメータにより検出したレーザ光の光量に基づいて、レーザ光の光軸のズレおよび／または傾きを調節するアライメント調節機構を備える請求項１から請求項４のいずれかに記載のレーザ顕微鏡。
【請求項６】
前記絞りに対して光軸方向に間隔をあけた２箇所に、少なくとも開放状態と、前記レーザ光のビーム径より小さい開口径に絞った状態とで切替可能な他の２つの絞りが配置され、
各絞りを絞った状態とし、他の絞りを開放した状態として、それぞれパワーメータにより検出したレーザ光の光量および各絞りの開口径に基づいて、レーザ光のダイバージェンスを検出し、ビームウェスト位置が、前記対物レンズの瞳位置に一致するように波面を調節する波面調節機構を備える請求項１から請求項５のいずれかに記載のレーザ顕微鏡。
【請求項７】
前記絞りが、光軸上の他の位置に移動可能に設けられ、
光軸上の間隔をあけた２箇所に前記絞りを配置して、それぞれパワーメータにより検出したレーザ光の光量に基づいて、レーザ光の光軸のズレおよび／または傾きを調節するアライメント調節機構を備える請求項１から請求項４のいずれかに記載のレーザ顕微鏡。
【請求項８】
前記絞りが、光軸上の他の位置に移動可能に設けられ、
光軸上の間隔をあけた３箇所に前記絞りを配置して、それぞれパワーメータにより検出したレーザ光の光量および前記絞りの開口径に基づいて、レーザ光のダイバージェンスを検出し、ビームウェスト位置が、前記対物レンズの瞳位置に一致するように波面を調節する波面調節機構を備える請求項１から請求項４または請求項７のいずれかに記載のレーザ顕微鏡。
【請求項９】
前記絞りが、開口径を連続的に変更可能であり、
前記パワーメータにより検出したレーザ光の光量が一定となる絞りの開口径に基づいてレーザ光のダイバージェンスを検出する請求項８に記載のレーザ顕微鏡。
【請求項１０】
前記レーザ光源が、出射するレーザ光の波長を切替可能に設けられ、
前記制御部は、前記レーザ光源から出射されるレーザ光の波長が切り替えられたときに、前記ビームエキスパンダを制御する請求項１に記載のレーザ顕微鏡。
【請求項１１】
前記対物レンズが、切替可能に複数備えられ、
前記制御部は、前記対物レンズが切り替えられたときに、前記ビームエキスパンダを制御する請求項１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、レーザ顕微鏡に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、対物レンズの瞳位置におけるビーム径を変化させることにより生じる光軸の角度ズレと平行ズレとを２次元センサで検出し、これらのズレを補正するレーザ顕微鏡が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
このレーザ顕微鏡においては、ビーム径測定センサを備えていて、対物レンズの瞳径に対応した理想的なビーム径の光ビームを得ることができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１２６３６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、市販のビーム径測定センサ（ＣＣＤ方式等）を光路中に配置してビーム径を測定する場合には以下の不都合がある。
すなわち、レーザ光、特に、赤外あるいは近赤外のレーザ光を使用するレーザ顕微鏡の場合には、レーザ光の強度が強いために、十分な耐性を有するＣＣＤを採用しなければならず、高価であるという不都合がある。
また、ＣＣＤの多数の画素により受光されたレーザ光の強度情報からなる画像を処理してレーザ光のビーム径を測定する必要があり、処理に時間がかかるという不都合もある。
さらに、ＣＣＤ方式のビーム径測定センサはその大きさが大きいので、レーザ顕微鏡が大型化してしまうという不都合がある。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、安価で、簡易に、かつ、小型のセンサを用いて対物レンズの瞳径に対応した理想的なビーム径にレーザ光を調節することができるレーザ顕微鏡を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、レーザ光源と、該レーザ光源から発せられたレーザ光のビーム径を調節するビームエキスパンダと、該ビームエキスパンダによりビーム径が調節されたレーザ光の光量を検出するパワーメータと、前記ビームエキスパンダによりビーム径が調節されたレーザ光を標本に集光する対物レンズと、前記ビームエキスパンダと前記パワーメータとの間の前記対物レンズの瞳位置と光学的に共役な位置に配置され、前記ビームエキスパンダにより調節されたビーム径よりも小さい開口径を有する絞りと、該絞りを介さずにパワーメータにより検出されるレーザ光の光量および前記絞りを介してパワーメータにより検出されたレーザ光の光量に基づいて、前記ビームエキスパンダを制御する制御部とを備えるレーザ顕微鏡を提供する。
【０００７】
本発明によれば、レーザ光源から発せられたレーザ光がビームエキスパンダによってそのビーム径を調節され、対物レンズによって標本に集光されることにより照射される。ビームエキスパンダによりビーム径が調節されたレーザ光は、対物レンズの瞳位置と光学的に共役な位置に配置された絞りを通過させられることにより絞られてパワーメータによりその光量が検出される。
【０００８】
絞りの開口径が予め設定されている場合、その絞りを介してパワーメータにより検出されたレーザ光の光量と、絞りを介さずにパワーメータにより検出されるレーザ光の光量とを比較することにより、所定の関係式により、対物レンズの瞳位置におけるレーザ光のビーム径を算出することができる。これにより、上記パワーメータにより検出されたレーザ光の光量に基づいて、制御部がビームエキスパンダを制御することにより、安価で、簡易に、かつ、小型のセンサを用いて対物レンズの瞳径に対応した理想的なビーム径に調節されたレーザ光を標本に照射することができる。
【０００９】
上記発明においては、前記絞りを介さずにパワーメータにより検出されるレーザ光の光量を記憶する記憶部を備え、前記制御部が、前記記憶部に記憶された光量と、絞りを介してパワーメータにより検出されたレーザ光の光量との比に基づいて前記ビームエキスパンダを制御することとしてもよい。
このようにすることで、記憶部に記憶された絞り径の絞りを介さずにパワーメータにより検出されるレーザ光の光量すなわち全光量を利用することにより、ビーム径の調節時には、絞りを介したレーザ光の光量をパワーメータにより検出するだけで足り、さらに簡易に対物レンズの瞳径に対応した理想的なビーム径に調節されたレーザ光を標本に照射することができる。
【００１０】
また、上記発明においては、前記絞りが、少なくとも開放状態と、前記レーザ光のビーム径より小さい開口径に絞った状態とで切替可能であり、前記制御部が、前記絞りを開放状態および絞った状態にそれぞれ切り替えて前記パワーメータにより検出されたレーザ光の光量に基づいて、前記ビームエキスパンダを制御することとしてもよい。
このようにすることで、ビーム径の調節時には、絞りを開放状態と絞った状態とに切り替えて、それぞれレーザ光の光量をパワーメータにより検出することにより、さらに精度よくビーム径を調節することができる。
【００１１】
また、上記発明においては、前記絞りを絞ったときの開口径が、前記対物レンズの瞳径を瞳投影倍率で除算した大きさであり、前記制御部が、絞りを開放状態にして検出したレーザ光の光量に対して、絞りを絞った状態にして検出したレーザ光の光量の比率が略８６．５％となるように、前記ビームエキスパンダを制御することとしてもよい。
このようにすることで、計算式を用いることなく、迅速に対物レンズの瞳径に対応した理想的なビーム径に調節されたレーザ光を標本に照射することができる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記絞りに対して光軸方向に間隔をあけた位置に、少なくとも開放状態と、前記レーザ光のビーム径より小さい開口径に絞った状態とで切替可能な他の絞りが配置され、一方の絞りを絞った状態とし、他方の絞りを開放した状態として、それぞれパワーメータにより検出したレーザ光の光量に基づいて、レーザ光の光軸のズレおよび／または傾きを調節するアライメント調節機構を備えていてもよい。
このようにすることで、２つの絞りと１つのパワーメータとを用いて、レーザ光の光軸の角度ズレおよび平行ズレをアライメント調節機構によって精度よく調節することができる。
【００１３】
また、上記発明においては、前記絞りに対して光軸方向に間隔をあけた２箇所に、少なくとも開放状態と、前記レーザ光のビーム径より小さい開口径に絞った状態とで切替可能な他の２つの絞りが配置され、各絞りを絞った状態とし、他の絞りを開放した状態として、それぞれパワーメータにより検出したレーザ光の光量および各絞りの開口径に基づいて、レーザ光のダイバージェンスを検出し、ビームウェスト位置が、前記対物レンズの瞳位置に一致するように波面を調節する波面調節機構を備えていてもよい。
【００１４】
このようにすることで、光軸方向に間隔をあけて配置された３つの絞りと１つのパワーメータとを用いてレーザ光のダイバージェンスを検出することができる。すなわち、２つの絞りとパワーメータとを用いた場合には、２つの絞りの間にビームウェスト位置が形成されるとダイバージェンスを検出できないが、光軸方向に間隔をあけた３つの絞りを用いることにより、いかなる場合においてもダイバージェンスを検出でき、波面調節機構によってビームウェスト位置を対物レンズの瞳位置に精度よく一致させることができる。
【００１５】
また、上記発明においては、前記絞りが、光軸上の他の位置に移動可能に設けられ、光軸上の間隔をあけた２箇所に前記絞りを配置して、それぞれパワーメータにより検出したレーザ光の光量に基づいて、レーザ光の光軸のズレおよび／または傾きを調節するアライメント調節機構を備えていてもよい。
このようにすることで、１つの絞りと１つのパワーメータとを用いて、レーザ光の光軸の角度ズレおよび平行ズレをアライメント調節機構によって精度よく調節することができる。
【００１６】
また、上記発明においては、前記絞りが、光軸上の他の位置に移動可能に設けられ、光軸上の間隔をあけた３箇所に前記絞りを配置して、それぞれパワーメータにより検出したレーザ光の光量および前記絞りの開口径に基づいて、レーザ光のダイバージェンスを検出し、ビームウェスト位置が、前記対物レンズの瞳位置に一致するように波面を調節する波面調節機構を備えていてもよい。
このようにすることで、１つの絞りと１つのパワーメータとを用いてレーザ光のダイバージェンスを検出することができる。
【００１７】
また、上記発明においては、前記絞りが、開口径を連続的に変更可能であり、前記パワーメータにより検出したレーザ光の光量が一定となる絞りの開口径に基づいてレーザ光のダイバージェンスを検出することとしてもよい。
このようにすることで、光軸方向に間隔をあけた３箇所におけるレーザ光のビーム径を直接的に検出でき、波面調節機構によってビームウェスト位置を対物レンズの瞳位置に精度よく一致させることができる。
【００１８】
また、上記発明においては、前記レーザ光源が、出射するレーザ光の波長を切替可能に設けられ、前記制御部は、前記レーザ光源から出射されるレーザ光の波長が切り替えられたときに、前記ビームエキスパンダを制御することとしてもよい。
このようにすることで、レーザ光源において出射するレーザ光の波長が切り替えられると、出射されるレーザ光のビーム径が変化するので、制御部がビームエキスパンダを制御することにより、対物レンズの瞳径に対応した理想的なビーム径に調節されたレーザ光を標本に照射することができる。
【００１９】
また、上記発明においては、前記対物レンズが、切替可能に複数備えられ、前記制御部は、前記対物レンズが切り替えられたときに、前記ビームエキスパンダを制御することとしてもよい。
このようにすることで、対物レンズが切り替えられてその瞳径が変化しても、制御部がビームエキスパンダを制御することにより、対物レンズの瞳径に対応した理想的なビーム径に調節されたレーザ光を標本に照射することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、安価で、簡易に、かつ、小型のセンサを用いて対物レンズの瞳径に対応した理想的なビーム径にレーザ光を調節することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の第１の実施形態に係るレーザ顕微鏡１について、図１および図２を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るレーザ顕微鏡１は、図１に示すように、レーザ光Ｌ１を発振するレーザ光源２と、レーザ光源２から出射されたレーザ光Ｌ１を２次元的に走査するスキャナ３と、該スキャナ３により走査されたレーザ光Ｌ１を集光して略平行光にする瞳投影レンズ４および結像レンズ５と、略平行光にされたレーザ光Ｌ１を集光して標本Ａに照射する一方、標本Ａにおいて発生した蛍光Ｌ２を集光する対物レンズ６と、該対物レンズ６および結像レンズ５により集光された蛍光Ｌ２をレーザ光Ｌ１から分離するダイクロイックミラー７と、前記結像レンズ５の結像位置に配置され蛍光Ｌ２を検出する光検出器８とを備えている。
【００２２】
また、本実施形態に係るレーザ顕微鏡１は、レーザ光源２とスキャナ３との間の光軸上に配置された、アライメント調節機構９およびビームエキスパンダ１０を備えている。また、ビームエキスパンダ１０とスキャナ３との間には、レーザ光Ｌ１の一部を分岐する分光ミラー１１が配置され、分岐された光路上には、絞り１２とパワーメータ１３とが配置されている。
さらに、本実施形態に係るレーザ顕微鏡１は、絞り１２の開口径とパワーメータ１３の出力とに基づいてビームエキスパンダ１０を制御する制御部１４を備えている。
【００２３】
レーザ光源２は、多光子蛍光観察用の超短パルスレーザ光Ｌ１を出射するレーザ光源２であって、出射するレーザ光Ｌ１の波長を切り替えることができるようになっている。
スキャナ３は、例えば、近接ガルバノミラーである。スキャナ３は、対物レンズ６の瞳位置と光学的に共役な位置に配置されている。
【００２４】
アライメント調節機構９は、例えば、相互に直交する方向に並進移動および揺動可能な２枚のミラー９ａ，９ｂを対向させて構成されている。ミラー９ａ，９ｂを並進移動させることで、光軸の平行ズレを補正し、ミラー９ａ，９ｂを揺動させることで、光軸の角度ズレを補正することができるようになっている。
【００２５】
ビームエキスパンダ１０は、複数のレンズの内の１以上のレンズを光軸方向に移動させることで、レーザ光Ｌ１のビーム径を調節することができるようになっている。
絞り１２は、図２に示されるように、対物レンズ６の瞳位置と光学的に共役な第１の位置Ｐ１と、該第１の位置Ｐ１に対して光軸方向に所定の間隔をあけた第２の位置Ｐ２とに移動可能に配置されている。絞り１２を第１の位置Ｐ１に配置することにより、絞り１２を通過するレーザ光Ｌ１のビーム径を、対物レンズ６の瞳位置に入射されるレーザ光Ｌ１のビーム径を瞳投影レンズ４および結像レンズ５による瞳投影倍率で除算した値とすることができるになっている。
【００２６】
また、絞り１２は、その開口径を開放状態と絞った状態とに開閉することができるようになっている。開放した状態では、絞り１２の開口径はレーザ光Ｌ１のビーム径より十分に大きく設定され、レーザ光Ｌ１が蹴られることなく、その全光量を通過させることができるようになっている。
【００２７】
絞り１２の絞った状態での開口径は、使用される対物レンズ６の瞳径を瞳投影倍率で除算した値となるように設定されている。使用される対物レンズ６が複数ある場合には、それら複数の対物レンズ６の瞳径に対応した開口径に設定できるようになっている。
【００２８】
パワーメータ１３は、絞り１２を通過したレーザ光Ｌ１の光量を検出するようになっている。
制御部１４は、使用される対物レンズ６の種類に応じて絞り１２の開口径を切り替えるとともに、パワーメータ１３により検出された光量に基づいてビームエキスパンダ１０を制御するようになっている。
【００２９】
具体的には、制御部１４は、レーザ光源２から出射されるレーザ光Ｌ１の波長が切り替えられたときには、絞り１２の開口径を開放状態にして、分光ミラー１１によって分岐されたレーザ光Ｌ１の全光量をパワーメータ１３により検出させるようになっている。制御部１４は、検出されたレーザ光Ｌ１の全光量をパワーメータ１３から受け取って記憶しておくようになっている。
【００３０】
次いで、対物レンズ６が設定されたときには、該対物レンズ６の瞳径を瞳投影倍率で除算した開口径となるように絞り１２を設定するようになっている。そして、この状態で、パワーメータ１３により検出されたレーザ光Ｌ１の光量が、記憶しているレーザ光Ｌ１の全光量に対して８６．５％となるようにビームエキスパンダ１０を制御するようになっている。
【００３１】
このように構成された本実施形態に係るレーザ顕微鏡１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係るレーザ顕微鏡１を用いて標本Ａの多光子蛍光観察を行うには、レーザ光源２から出射するレーザ光Ｌ１の波長を設定し、使用する対物レンズ６を選択する。レーザ光Ｌ１の波長を変更することにより、レーザ光Ｌ１のビーム径が変動し、対物レンズ６を変更することにより対物レンズ６の瞳径が変化する。
【００３２】
したがって、制御部１４は、まず、絞り１２を駆動して、開放状態に設定し、そのときのパワーメータ１３により検出される光量を記憶する。次いで、絞り１２をビーム径より十分に小さい所定の開口径に固定する。そして、絞り１２を第１の位置Ｐ１および第２の位置Ｐ２にそれぞれ配置して、パワーメータ１３により検出される光量を監視しながら、２つの位置Ｐ１，Ｐ２において、いずれもパワーメータ１３により検出される光量が最大となるように、アライメント調節機構９を調節する。これにより、レーザ光Ｌ１の光軸の平行ズレおよび角度ズレが補正される。
【００３３】
この状態で、絞り１２を、対物レンズ６の瞳位置と光学的に共役な第１の位置Ｐ１に配置し、その開口径を、選択された対物レンズ６の瞳径を瞳投影倍率で除算した値に固定する。そして、ビームエキスパンダ１０を作動させて、パワーメータ１３により検出される光量が、記憶されている全光量に対して８６．５％となるように、レーザ光Ｌ１のビーム径を調節する。
【００３４】
ビームエキスパンダ１０の作動により光軸ズレが発生する場合には、再度アライメント調節機構９および絞り１２を作動させることによる光軸ズレの補正と、ビームエキスパンダ１０によるビーム径の調節とを繰り返す。これにより、レーザ光Ｌ１のビーム径が対物レンズ６の瞳径に等しくなるように設定される。
【００３５】
すなわち、本実施形態によれば、ＣＣＤのような２次元検出器を用いることなく、絞り１２とパワーメータ１３という安価、簡易かつ小型の構成によって、対物レンズ６の瞳径に対応した理想的なビーム径にレーザ光Ｌ１を調節することができる。また、本実施形態によれば、絞り１２を光軸方向の２箇所に移動することにより、レーザ光Ｌ１の光軸ズレ、すなわち、平行ズレおよび角度ズレを検出することができ、これを効率的に補正することができる。
【００３６】
そして、このように構成された本実施形態によれば、上記のようにして光軸ズレが補正されかつ対物レンズ６の瞳径に対応した理想的なビーム径に調節されたレーザ光Ｌ１をスキャナ３により標本Ａ上において２次元的に走査させ、標本Ａにおいて発生した蛍光を対物レンズ６および結像レンズ５を介して集光し、ダイクロイックミラー７を透過させて光検出器８により検出することで、標本Ａの所定範囲にわたる２次元的な蛍光画像を取得することができる。
【００３７】
この場合に、アライメント調節機構９により光軸ズレが精度よく補正され、対物レンズ６の瞳位置において、瞳径に一致するガウシアンビーム半径を有するレーザ光Ｌ１が形成されるので、レーザ光源２から出射されるレーザ光Ｌ１を無駄なく効率的に標本Ａに照射させ、明るく鮮明な多光子蛍光画像を取得すことができる。
【００３８】
なお、本実施形態においては、単一の絞り１２を光軸方向に離れた第１の位置Ｐ１および第２の位置Ｐ２に移動させて光軸ズレを検出することとしたが、これに代えて、第１の位置Ｐ１および第２の位置Ｐ２に２つの絞り１２を配置することにしてもよい。
また、本実施形態においては、絞り１２として、開放状態と絞った状態とに切り替え可能な可変絞りを採用したが、これに代えて、開放状態の空孔と所定の開口径の絞り１２とをターレットあるいはスライダにより切り替える方式を採用してもよい。
【００３９】
また、本実施形態においては、絞り１２を開放状態として全光量を検出することとしたが、これに代えて、レーザ光Ｌ１の全光量が変化しない場合には、全光量を記憶部に記憶しておき、その都度検出しないこととしてもよい。この場合には、絞り１２としては、所定の開口径に固定された絞り１２を用いることにすればよい。
【００４０】
さらに、絞った状態での絞り１２の開口径として、対物レンズ６の瞳径を瞳投影倍率で除算した値を採用し、パワーメータ１３により検出される光量が全光量の８６．５％となるようにビームエキスパンダ１０を調節することとしたが、これに代えて、対物レンズ６を任意の既知の開口径に固定した場合には、パワーメータ１３により検出される光量の全光量に対する比率を算出し、以下の式（１）に基づいて、ビーム径を算出し、所望のビーム径が得られるように、ビームエキスパンダ１０を調節することとしてもよい。
【００４１】
Ｐ（ｒ）＝Ｐ（∞）・［１−ｅｘｐ（−２ｒ２／ω０２）］                  （１）
ここで、
ｒ：絞り１２の開口径
Ｐ（ｒ）：開口径ｒ内に包含されるレーザ光Ｌ１の光量
Ｐ（∞）：レーザ光Ｌ１の全光量
ω０：レーザ光Ｌ１のガウシアンビーム半径
である。
【００４２】
また、他の方法により、レーザ光Ｌ１の光軸ズレ補正を行うことができる場合、あるいは、レーザ光Ｌ１の光軸ズレが無視できる場合には、図１のアライメント調節機構９は不要であり、その場合には、絞り１２は対物レンズ６の瞳位置と光学的に共役な位置のみに固定されていてもよい。
【００４３】
次に、本発明の第２の実施形態に係るレーザ顕微鏡２０について、図３〜図５を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において上述した第１の実施形態に係るレーザ顕微鏡１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【００４４】
本実施形態に係るレーザ顕微鏡２０は、絞り１２′として、第１の位置Ｐ１および第２の位置Ｐ２に対して光軸方向に間隔をあけた第３の位置Ｐ３に移動可能なものを採用している点、および、ビームエキスパンダ１０′として、ビーム径と波面とを独立して調節可能なビームエキスパンダ１０′を採用している点において、第１の実施形態と相違している。
【００４５】
このように構成された本実施形態に係るレーザ顕微鏡２０の作用について以下に説明する。
本実施形態に係るレーザ顕微鏡２０によれば、第１の実施形態と同様にして、レーザ光Ｌ１の光軸ズレおよびビーム径を調節した後に、第１〜第３の位置Ｐ１〜Ｐ３においてレーザ光Ｌ１のビーム径を測定し、レーザ光Ｌ１のダイバージェンスを測定する。
【００４６】
具体的には、第１〜第３の位置Ｐ１〜Ｐ３のそれぞれの位置において、パワーメータ１３により検出されるレーザ光Ｌ１の光量を監視しながら、絞り１２′の開口径を開放状態から徐々に絞っていくことにより、パワーメータ１３により検出される光量が、全光量に対して８６．５％となる位置で開口径を記録する。３箇所における開口径を検出することにより、図４に示されるように、レーザ光Ｌ１が徐々に広がっていく場合あるいは狭まっていく場合のみならず、図５に示されるように、第１の位置Ｐ１と第３の位置Ｐ３との間にビームウェストＷが存在する場合においても、そのダイバージェンスを測定することができる。
【００４７】
そして、測定結果に基づいて、ビームエキスパンダ１０を駆動して、ビームウェストＷが対物レンズ６の瞳位置に配置されるように波面を調節する。これにより、対物レンズ６の瞳径に対応した理想的なビーム径およびダイバージェンスに調節されたレーザ光Ｌ１を対物レンズ６により集光させて、対物レンズ６の焦点位置の位置ズレを防止し、標本Ａにおいて効率的に多光子励起効果を発生させることができる。
【００４８】
なお、本実施形態においても、絞り１２′を第１〜第３の位置Ｐ１〜Ｐ３にそれぞれ移動させて、各位置におけるビーム径の測定を行うことに代えて、第１〜第３の位置Ｐ１〜Ｐ３に３個の絞り１２′を固定して、ビーム径を測定することにしてもよい。この場合には、各位置においてビーム径を測定するときには、他の２つの位置における絞り１２′は開放状態として測定する。
【００４９】
また、絞り１２′の開口径を開放状態から徐々に絞っていくことにより、パワーメータ１３により検出される光量が、全光量に対して８６．５％となる位置で開口径を記録することに代えて、所定の既知の開口径を有する絞り１２′を用いて、当該絞り１２′を介してパワーメータ１３により検出されるレーザ光Ｌ１の光量の全光量に対する比率に基づいて、上記式（１）を用いてビーム径を算出することにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るレーザ顕微鏡を模式的に示す全体構成図である。
【図２】図２のレーザ顕微鏡において光軸ズレを検出する場合について説明する全体構成図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るレーザ顕微鏡を模式的に示す全体構成図である。
【図４】図３のレーザ顕微鏡において、徐々に広がるレーザ光のダイバージェンスを測定する場合について説明する全体構成図である。
【図５】図３のレーザ顕微鏡において、途中位置にビームウェストを有するレーザ光のダイバージェンスを測定する場合について説明する全体構成図である。
【符号の説明】
【００５１】
Ａ  標本
Ｌ１  レーザ光
Ｐ１  第１の位置
Ｐ２  第２の位置
Ｐ３  第３の位置
Ｗ  ビームウェスト
１，２０  レーザ顕微鏡
２  レーザ光源
６  対物レンズ
９  アライメント調節機構
１０  ビームエキスパンダ（波面調節機構）
１２，１２′  絞り
１３  パワーメータ
１４  制御部
【図１】
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【図２】
2009116281.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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