(57)【要約】【課題】走査型共焦点顕微鏡による標本観察を高速化すること。【解決手段】走査型共焦点顕微鏡１００は、標本１を照明する照明光を標本１上で走査方向に走査させるガルバノミラー４と、レーザ光源６が発した照明光を走査方向に分割するとともに、この分割した各照明光をそれぞれ走査方向に集光させる収束レンズ８およびシリンドリカルレンズアレイ９と、標本１の共役面上に配置され、収束レンズ８およびシリンドリカルレンズアレイ９が集光させた照明光ごとにその照明光の少なくとも一部をガルバノミラー４に対して反射させるマイクロミラーアレイ５とを備え、ガルバノミラー４は、マイクロミラーアレイ５が反射させた各照明光を一括して標本１上で走査方向に走査させる。【選択図】  図１
2009015218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
標本を照明する照明光を該標本上で所定方向に走査させる照明走査手段を備え、該照明走査手段によって走査される前記照明光に対応して前記標本上の異なる領域から発する観察光を個別に検出する走査型共焦点顕微鏡において、
光源が発した前記照明光を前記所定方向に対して光学的に平行な走査方向に分割するとともに、この分割した各照明光をそれぞれ前記走査方向に集光させる分割集光手段と、
前記標本の共役面上に配置され、前記分割集光手段が集光させた照明光ごとに該照明光の少なくとも一部を前記照明走査手段に対して反射または透過させる照明選択手段と、を備え、
前記照明走査手段は、前記照明選択手段が反射または透過させた各照明光を前記標本上で前記所定方向に走査させることを特徴とする走査型共焦点顕微鏡。
【請求項２】
前記照明選択手段は、前記走査方向と該走査方向に垂直な非走査方向とに２次元配列されるとともに選択的に作動可能な複数の反射部または透過部を有し、前記分割集光手段が集光させた照明光ごとに選択的に作動された１以上の前記反射部または前記透過部によって該照明光の少なくとも一部を前記照明走査手段に対して反射または透過させることを特徴とする請求項１に記載の走査型共焦点顕微鏡。
【請求項３】
前記照明選択手段は、前記分割集光手段が集光させた照明光ごとに前記非走査方向の異なる位置に配置された前記反射部または前記透過部によって該照明光の少なくとも一部を前記照明走査手段に対して反射または透過させることを特徴とする請求項２に記載の走査型共焦点顕微鏡。
【請求項４】
前記照明走査手段による前記照明光の走査に同期し、前記分割集光手段が集光させた照明光ごとに１以上の前記反射部または前記透過部を作動させるとともに、この作動させる各反射部または各透過部を、前記照明走査手段が前記照明光を走査させるごとに前記非走査方向に切り換える選択制御手段を備えたことを特徴とする請求項２または３に記載の走査型共焦点顕微鏡。
【請求項５】
前記分割集光手段は、前記走査方向に配列された複数のシリンドリカルレンズを有し、該シリンドリカルレンズごとに前記照明光を前記走査方向に集光させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の走査型共焦点顕微鏡。
【請求項６】
前記分割集光手段は、前記シリンドリカルレンズに入射する前記照明光を該シリンドリカルレンズごとに異なる偏向角で前記走査方向に偏向させる偏向光学手段を有することを特徴とする請求項５に記載の走査型共焦点顕微鏡。
【請求項７】
前記偏向光学手段は、少なくとも前記走査方向に集光作用を有する収束レンズであることを特徴とする請求項６に記載の走査型共焦点顕微鏡。
【請求項８】
前記分割集光手段は、
前記光源が発した前記照明光を偏光ごとに異なる偏向角で前記走査方向に偏向させる偏光分割手段と、
前記偏光分割手段が偏向させた各照明光をそれぞれ前記走査方向に集光させるシリンドリカルレンズと、
を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の走査型共焦点顕微鏡。
【請求項９】
前記偏光分割手段は、異方性結晶を用いて形成された複屈折プリズムであることを特徴とする請求項８に記載の走査型共焦点顕微鏡。
【請求項１０】
前記偏光分割手段は、
前記照明光を偏光ごとに第１照明光と第２照明光とに分岐する第１偏光ビームスプリッタと、
前記第１照明光を個別に反射させる反射ミラーと、
前記反射ミラーが反射させた前記第１照明光を前記第２照明光に対して前記走査方向に偏向させて合成する第２偏光ビームスプリッタと、
を有することを特徴とする請求項８に記載の走査型共焦点顕微鏡。
【請求項１１】
前記分割集光手段は、
前記光源が発した前記照明光を前記走査方向に回折させ、該照明光を複数の回折光に分割する回折分割素子と、
前記回折分割素子が分割した各照明光をそれぞれ前記走査方向に集光させるシリンドリカルレンズと、
を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の走査型共焦点顕微鏡。
【請求項１２】
前記照明選択手段は、傾斜角が個別に切換可能な複数の微小ミラーを前記走査方向と該走査方向に垂直な非走査方向とに２次元配列して備えるマイクロミラーアレイであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の走査型共焦点顕微鏡。
【請求項１３】
前記照明選択手段は、入射する光に対する透過率を個別に切換可能な複数の微小透過部を前記走査方向と該走査方向に垂直な非走査方向とに２次元配列して備えるマトリクス型光透過素子であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の走査型共焦点顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査型共焦点顕微鏡に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、標本を照明する照明光を標本上で所定方向に走査させ、この走査させた照明光に対応して標本から発する観察光を検出する走査型共焦点顕微鏡の開発が精力的に進められている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された走査型共焦点顕微鏡では、標本の共役面上にＤＭＤ（Digital Micromirror Device）または液晶プレート等の光変調素子を設け、この光変調素子によって形成される微小な開口部を介した照明光を標本上で走査させている。
【０００３】
このような走査型共焦点顕微鏡では、照明光の走査方向に対して光学的に垂直な非走査方向に複数の開口部を形成し、この複数の開口部を帯状の光束断面を有する直線光によって一括照明することで、複数の照明光を標本上で同時に走査させている。そして、照明光を走査するごとに標本上の複数の観察点からの観察光を同時に検出することで、標本観察を高速化している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４-１９９０６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上述した従来の走査型共焦点顕微鏡では、十分な共焦点効果を得るために、隣接する開口部の間隔を、その隣接した開口部からの回折光が混入しない程度に大きく確保する必要がある。このため、標本の大きさに対応して非走査方向に配列可能な開口部の数が制限されるとともに、同時検出可能な観察光の数が制限され、標本観察を十分に高速化できない場合が生じるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、標本観察を一層高速化できる走査型共焦点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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる走査型共焦点顕微鏡は、標本を照明する照明光を該標本上で所定方向に走査させる照明走査手段を備え、該照明走査手段によって走査される前記照明光に対応して前記標本上の異なる領域から発する観察光を個別に検出する走査型共焦点顕微鏡において、光源が発した前記照明光を前記所定方向に対して光学的に平行な走査方向に分割するとともに、この分割した各照明光をそれぞれ前記走査方向に集光させる分割集光手段と、前記標本の共役面上に配置され、前記分割集光手段が集光させた照明光ごとに該照明光の少なくとも一部を前記照明走査手段に対して反射または透過させる照明選択手段と、を備え、前記照明走査手段は、前記照明選択手段が反射または透過させた各照明光を前記標本上で前記所定方向に走査させることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明にかかる走査型共焦点顕微鏡は、上記の発明において、前記照明選択手段は、前記走査方向と該走査方向に垂直な非走査方向とに２次元配列されるとともに選択的に作動可能な複数の反射部または透過部を有し、前記分割集光手段が集光させた照明光ごとに選択的に作動された１以上の前記反射部または前記透過部によって該照明光の少なくとも一部を前記照明走査手段に対して反射または透過させることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明にかかる走査型共焦点顕微鏡は、上記の発明において、前記照明選択手段は、前記分割集光手段が集光させた照明光ごとに前記非走査方向の異なる位置に配置された前記反射部または前記透過部によって該照明光の少なくとも一部を前記照明走査手段に対して反射または透過させることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかる走査型共焦点顕微鏡は、上記の発明において、前記照明走査手段による前記照明光の走査に同期し、前記分割集光手段が集光させた照明光ごとに１以上の前記反射部または前記透過部を作動させるとともに、この作動させる各反射部または各透過部を、前記照明走査手段が前記照明光を走査させるごとに前記非走査方向に切り換える選択制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかる走査型共焦点顕微鏡は、上記の発明において、前記分割集光手段は、前記走査方向に配列された複数のシリンドリカルレンズを有し、該シリンドリカルレンズごとに前記照明光を前記走査方向に集光させることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかる走査型共焦点顕微鏡は、上記の発明において、前記分割集光手段は、前記シリンドリカルレンズに入射する前記照明光を該シリンドリカルレンズごとに異なる偏向角で前記走査方向に偏向させる偏向光学手段を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明にかかる走査型共焦点顕微鏡は、上記の発明において、前記偏向光学手段は、少なくとも前記走査方向に集光作用を有する収束レンズであることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明にかかる走査型共焦点顕微鏡は、上記の発明において、前記分割集光手段は、前記光源が発した前記照明光を偏光ごとに異なる偏向角で前記走査方向に偏向させる偏光分割手段と、前記偏光分割手段が偏向させた各照明光をそれぞれ前記走査方向に集光させるシリンドリカルレンズと、を有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明にかかる走査型共焦点顕微鏡は、上記の発明において、前記偏光分割手段は、異方性結晶を用いて形成された複屈折プリズムであることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明にかかる走査型共焦点顕微鏡は、上記の発明において、前記偏光分割手段は、前記照明光を偏光ごとに第１照明光と第２照明光とに分岐する第１偏光ビームスプリッタと、前記第１照明光を個別に反射させる反射ミラーと、前記反射ミラーが反射させた前記第１照明光を前記第２照明光に対して前記走査方向に偏向させて合成する第２偏光ビームスプリッタと、を有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明にかかる走査型共焦点顕微鏡は、上記の発明において、前記分割集光手段は、前記光源が発した前記照明光を前記走査方向に回折させ、該照明光を複数の回折光に分割する回折分割素子と、前記回折分割素子が分割した各照明光をそれぞれ前記走査方向に集光させるシリンドリカルレンズと、を有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明にかかる走査型共焦点顕微鏡は、上記の発明において、前記照明選択手段は、傾斜角が個別に切換可能な複数の微小ミラーを前記走査方向と該走査方向に垂直な非走査方向とに２次元配列して備えるマイクロミラーアレイであることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明にかかる走査型共焦点顕微鏡は、上記の発明において、前記照明選択手段は、入射する光に対する透過率を個別に切換可能な複数の微小透過部を前記走査方向と該走査方向に垂直な非走査方向とに２次元配列して備えるマトリクス型光透過素子であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明にかかる走査型共焦点顕微鏡によれば、標本観察を一層高速化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照し、本発明にかかる走査型共焦点顕微鏡の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によって、この発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一符号を付して示している。
【００２２】
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１にかかる走査型共焦点顕微鏡について説明する。図１は、本実施の形態１にかかる走査型共焦点顕微鏡１００の要部構成を示す図である。この図に示すように、走査型共焦点顕微鏡１００は、図示しないステージ等に保持された標本１に対向して設けられた対物レンズ２と、この対物レンズ２と協働して標本１の共役像を結像する結像レンズ３と、対物レンズ２および結像レンズ３の瞳位置に配置され、標本１を照明する照明光を標本１上で矢印Ａ１方向（図１における上下方向）に走査させる照明走査手段としてのガルバノミラー４と、対物レンズ２および結像レンズ３による標本１の共役面上に配置され、照明光の少なくとも一部をガルバノミラー４に対して反射させる照明選択手段としてのマイクロミラーアレイ５とを備える。
【００２３】
マイクロミラーアレイ５は、個別に傾斜角を切換可能な複数の微小ミラーが２次元配列された反射素子であって、例えばＤＭＤが用いられる。ＤＭＤは、半導体基板上に形成された数十万個の微小ミラーを有し、各微小ミラーの傾斜角を制御回路からの駆動信号（オン／オフ信号）に対応して個別に切り換えることで、入射する光の一部を微小ミラーごとに選択的に反射させることができる。かかるＤＭＤを用いたマイクロミラーアレイ５は、各微小ミラーの傾斜角駆動がオフされた場合にその各反射面が標本１の共役面と一致するように配置されている。
【００２４】
また、マイクロミラーアレイ５は、各微小ミラーが、矢印Ａ１方向に対して光学的に平行な矢印Ａ２方向と、この矢印Ａ２方向に垂直な方向とに２次元配列されるように、標本１の共役面上に配置されている。ここで、光学的に平行とは、ガルバノミラー４等の反射光学素子による光路の折り曲げを考慮した上で実質的に平行であることを意味する。また、平行／垂直とは、厳密に平行／垂直であるばかりでなく略平行／略垂直である場合を含むものである。さらに、マイクロミラーアレイ５が標本１の共役面上に配置されるとは、厳密に共役面上に配置されるばかりでなく共役面近傍に配置される場合を含んでいる。なお、以降の説明では、矢印Ａ１，Ａ２方向に対して光学的に平行な方向を走査方向、この走査方向に垂直な方向（図１における紙面垂直方向）を非走査方向と呼ぶ。
【００２５】
かかるマイクロミラーアレイ５では、傾斜角駆動がオンされた各微小ミラー、つまり作動された各微小ミラーは、後述のようにマイクロミラーアレイ５上に照射される照明光の少なくとも一部をガルバノミラー４に対して選択的に反射させる開口部として作用するとともに、標本１上の各々対応する共役領域から発する観察光を選択的に反射させる開口部として作用する。すなわち、マイクロミラーアレイ５上で作動された各微小ミラーは、共焦点顕微鏡における共焦点ピンホールとしての機能を有する。
【００２６】
走査型共焦点顕微鏡１００は、さらに、標本１を照明する照明光学系として、レーザ光源６と、凹レンズ７ａおよび凸レンズ７ｂを用いて構成されたビームエキスパンダ７と、収束レンズ８と、２つのシリンドリカルレンズ９ａ，９ｂが走査方向に配列されたシリンドリカルレンズアレイ９と、ビームスプリッタ１０とを備えるとともに、標本１から発した観察光を検出する検出光学系として、リレーレンズ１１，１２と、リレーレンズ１１，１２の瞳位置に配置されたガルバノミラー１３と、リレーレンズ１１，１２によるマイクロミラーアレイ５の共役位置に配置された光検出器１４とを備える。また、走査型共焦点顕微鏡１００は、マイクロミラーアレイ５、ガルバノミラー４，１３および光検出器１４と電気的に接続され、この接続された各部における処理および動作を制御する制御装置１５を備える。
【００２７】
レーザ光源６は、所定波長域のレーザ光を照明光として発する。ビームエキスパンダ７は、レーザ光源６が発した平行光であるレーザ光の光束径を所定倍率で整形する。シリンドリカルレンズ９ａ，９ｂは、それぞれ走査方向に集光作用を有するように隣接して配列されており、分割集光手段としての収束レンズ８およびシリンドリカルレンズアレイ９は、レーザ光源６が発し、ビームエキスパンダ７が整形した照明光をシリンドリカルレンズ９ａ，９ｂごとに走査方向に分割する。また、この分割した各照明光をそれぞれ走査方向に集光させ、ビームスプリッタ１０を介してマイクロミラーアレイ５上に照射する。マイクロミラーアレイ５は、収束レンズ８とシリンドリカルレンズ９ａまたは９ｂとによる照明光の集光面上もしくはその近傍に配置されており、マイクロミラーアレイ５上には、例えば図２−１に示すように、非走査方向に帯状の光束断面を有する２つの直線光２１ａ，２１ｂが走査方向に配列されて照射される。
【００２８】
ここで、収束レンズ８は、少なくとも走査方向に集光作用を有する収束レンズであって、ビームエキスパンダ７から射出されてシリンドリカルレンズ９ａ，９ｂに入射する照明光を、シリンドリカルレンズ９ａ，９ｂごとに異なる偏向角で走査方向に偏向させる偏向光学手段として作用する。この収束レンズ８を設けることによって、マイクロミラーアレイ５上に照射される２つの直線光２１ａ，２１ｂは、収束レンズ８を設けない場合に比べて走査方向に近接して照射されている。具体的には、２つの直線光２１ａ，２１ｂは、収束レンズ８を設けない場合、それぞれシリンドリカルレンズ９ａ，９ｂの光軸ＯＡａ，ＯＡｂとマイクロミラーアレイ５との交点上に照射されるが、収束レンズ８を設けることで、光軸ＯＡａ，ＯＡｂよりも照明光学系の光軸ＯＡ１近傍に照射されている。
【００２９】
ガルバノミラー４は、制御装置１５からの駆動信号に基づき、回転軸ＲＡ１回りに所定角度範囲内で回動可能とされている。回転軸ＲＡ１は、対物レンズ２および結像レンズ３の各光軸ＯＡ２，ＯＡ３の交点上において走査方向と垂直に設けられている。ガルバノミラー４は、マイクロミラーアレイ５上で作動された各微小ミラーが反射させた各照明光を、結像レンズ３を介して対物レンズ２へ向けて偏向させるとともに、この各照明光の偏向角（反射角）を一括して走査方向に、制御装置１５からの駆動信号に対応して連続的に繰り返し変化させる。これによって、ガルバノミラー４は、作動された各微小ミラーが反射させた各照明光を、対物レンズ２を介して標本１上で走査方向に繰り返し走査させる。
【００３０】
具体的には、例えば図２−１に示すように、マイクロミラーアレイ５上に照射された２つの直線光２１ａ，２１ｂの照射領域内に位置する複数の微小ミラー５ａ〜５ｆが作動された場合、この各微小ミラー５ａ〜５ｆによって反射された各照明光は、図３−１に示すように、それぞれ照明光２２ａ〜２２ｆとして標本１上に照射され、走査方向に走査される。なお、標本１上で走査させる各照明光の走査範囲、つまりガルバノミラー４による各照明光の偏向角の変化範囲は、各照明光が標本１上の所定の観察領域１ａにおける走査方向の全領域を通過可能なように、制御装置１５によってあらかじめ設定される。
【００３１】
照明光が照射された標本１上の各照明領域から発する観察光は、対物レンズ２および結像レンズ３によって、その照明領域と共役な微小ミラー上、つまり各々対応する照明光を反射させた微小ミラー上に結像される。そして、この微小ミラーによって反射され、ビームスプリッタ１０へ向けて偏向されるとともに、ビームスプリッタ１０を介してリレーレンズ１１に入射される。リレーレンズ１１は、リレーレンズ１２と協働し、マイクロミラーアレイ５上で作動された各微小ミラーが反射させる各観察光を光検出器１４の検出面上に結像させる。光検出器１４は、例えばＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像装置が用いられ、リレーレンズ１１，１２によって結像される観察光を検出し、その検出信号を制御装置１５へ逐次出力する。
【００３２】
ガルバノミラー１３は、制御装置１５からの駆動信号に基づき、回転軸ＲＡ２回りに所定角度範囲内で回動可能とされている。回転軸ＲＡ２は、リレーレンズ１１と共軸な照明光学系の光軸ＯＡ１とリレーレンズ１２の光軸との交点上において走査方向と垂直に設けられている。ガルバノミラー１３は、マイクロミラーアレイ５上で作動された各微小ミラーが反射させた各観察光を、ビームスプリッタ１０およびリレーレンズ１１を介してリレーレンズ１２へ向けて偏向させるとともに、この各観察光の偏向角（反射角）を一括して走査方向に、制御装置１５からの駆動信号に対応して連続的に繰り返し変化させる。
【００３３】
その際、制御装置１５は、ガルバノミラー４に同期してガルバノミラー１３を駆動させ、ガルバノミラー１３は、標本１上の異なる照明領域から発した各観察光を光検出器１４上の異なる位置に結像させる。このため、光検出器１４は、ガルバノミラー４によって走査される照明光に対応して標本１上の異なる照明領域から発する観察光を個別に検出する。また、制御装置１５は、光検出器１４から逐次出力される検出信号を光検出器１４上の検出位置に対応付け、図示しない記憶部に記憶させる。そして、この対応付けた検出信号と検出位置とに基づいて観察画像を生成し、図示しない表示部に表示させる。
【００３４】
つづいて、走査型共焦点顕微鏡１００による標本１の観察画像の生成手順について説明する。図示しない焦準機構によって標本１が所望の位置（深さ）に焦点合わせされた後、制御装置１５は、まずマイクロミラーアレイ５における複数の微小ミラーを所定パターンで作動させる。このとき、制御装置１５は、マイクロミラーアレイ５上に照射された直線光２１ａ，２１ｂの照射領域内に所定間隔で配置されるとともに非走査方向の異なる位置に配置された複数の微小ミラーを作動させる。
【００３５】
具体的には、制御装置１５は、例えば図２−１に示すように、直線光２１ａ，２１ｂごとに、その照射領域内に配置された微小ミラー５ａ〜５ｃおよび微小ミラー５ｄ〜５ｆを作動させる。この作動された微小ミラー５ａ〜５ｆは、それぞれ直線光２１ａまたは２１ｂの一部を反射させ、結像レンズ３および対物レンズ２による標本１上の共役領域に照明光２２ａ〜２２ｆを照射させる。
【００３６】
つぎに、制御装置１５は、ガルバノミラー４を駆動させ、図３−１に示すように照明光２２ａ〜２２ｆを標本１上で走査させる。また、ガルバノミラー４に同期してガルバノミラー１３を駆動させ、照明光２２ａ〜２２ｆの走査に対応して標本１上の観察領域１ａにおける非走査方向の異なる領域から発する観察光を、それぞれ光検出器１４上における非走査方向の異なる位置に結像させる。これによって、制御装置１５は、照明光２２ａ〜２２ｆごとに、観察領域１ａにおける非走査方向の各領域を照明し、この各領域から発する観察光を光検出器１４によって検出するとともに、検出した各検出信号を記憶部に記録する。
【００３７】
つぎに、制御装置１５は、直線光２１ａ，２１ｂに対して作動させる微小ミラーを非走査方向に切り換え、同様の走査処理および検出処理を繰り返す。具体的には、制御装置１５は、例えば図２−２に示すように、直線光２１ａ，２１ｂごとに作動させる微小ミラーを微小ミラー５ｇ，５ｈと微小ミラー５ｉ，５ｊとに切り換える。この各微小ミラー５ｇ〜５ｊは、非走査方向に所定間隔で配置されるとともに異なる位置に配置されている。
【００３８】
その後、制御装置１５は、図３−２に示すように、微小ミラー５ｇ〜５ｊによって標本１上に照射される照明光２２ｇ〜２２ｊを標本１上で走査させるとともに、照明光２２ｇ〜２２ｊの走査に対応して観察領域１ａにおける非走査方向の異なる領域から発する観察光を、それぞれ光検出器１４上における非走査方向の異なる位置に結像させる。これによって、制御装置１５は、照明光２２ｇ〜２２ｊごとに、観察領域１ａにおける非走査方向の各領域を照明し、この各領域から発する観察光を光検出器１４によって検出するとともに、検出した各検出信号を記憶部に記録する。
【００３９】
このようにして、制御装置１５は、観察領域１ａ内のすべての領域に対応する検出信号を検出して記憶部に記録する。そして、観察領域１ａ内のすべての領域に対応する検出信号を記録した後、制御装置１５は、その各検出信号をもとに標本１の観察画像を構築し、構築した観察画像を表示部に表示させる。
【００４０】
ここで、マイクロミラーアレイ５上で同時に作動できる微小ミラーの間隔は、微小ミラーごとに十分な共焦点効果を得るために、作動させた複数の微小ミラーのうち互いに隣接する微小ミラーからの回折光が所定量以上に混入しない間隔とする必要がある。その間隔が、例えば図２−１および図２−２に示すように微小ミラー３個分（３個置き）である場合、照明光の走査ごとに作動させる微小ミラーを上述のように微小ミラー５ａ〜５ｆから微小ミラー５ｇ〜５ｊへ切り換えることで、観察領域１ａ内のすべての領域を２回の走査（図３−１と図３−２とに示す走査）によって照明することができる。
【００４１】
これに対して、特許文献１等に記載された従来技術を用いる場合、マイクロミラーアレイ５上には図４に示すように１つの直線光２３しか照射させることができないため、観察領域１ａ内のすべての領域を照明するには、直線光２３の照射領域内に位置する微小ミラー５ａ’〜５ｊ’を照明光の走査ごとに、例えば図４（ａ）〜（ｄ）に示す４パターンによって順次作動させなければならない。すなわち、観察領域１ａ内のすべての領域を照明するために照明光を４回走査しなければならない。
【００４２】
したがって、本実施の形態１にかかる走査型共焦点顕微鏡１００では、従来技術にかかる走査型共焦点顕微鏡に比して少ない走査回数で観察領域１ａ内の全ての領域を照明することができる。このため、走査型共焦点顕微鏡１００では、その照明に要する時間の短縮化を実現することができるとともに、観察領域１ａ内の観察の高速化を実現できる。
【００４３】
以上説明したように、本実施の形態１にかかる走査型共焦点顕微鏡１００では、レーザ光源６が発した照明光を走査方向に分割するとともに、この分割した各照明光をそれぞれ走査方向に集光させる分割集光手段としての収束レンズ８およびシリンドリカルレンズアレイ９と、標本１の共役面上に配置され、収束レンズ８およびシリンドリカルレンズアレイ９が集光させた照明光ごとに各照明光の少なくとも一部を照明走査手段としてのガルバノミラー４に対して反射させる照明選択手段としてのマイクロミラーアレイ５とを備え、ガルバノミラー４は、マイクロミラーアレイ５が反射させた各照明光を標本１上で走査方向に一括して走査させているため、標本１上の観察領域１ａ内の観察を従来技術にかかる走査型共焦点顕微鏡に比して一層高速化することができる。
【００４４】
（変形例）
つぎに、本実施の形態１にかかる走査型共焦点顕微鏡の変形例について説明する。図５は、その変形例にかかる走査型共焦点顕微鏡２００の要部構成を示す図である。この図に示すように、走査型共焦点顕微鏡２００は、走査型共焦点顕微鏡１００の構成をもとに、収束レンズ８に替えて偏向プリズム１８を備える。その他の構成は走査型共焦点顕微鏡１００と同じであり、同一構成部分には同一符号を付して示している。
【００４５】
偏向プリズム１８は、ビームエキスパンダ７から射出されてシリンドリカルレンズ９ａ，９ｂに入射する照明光を、シリンドリカルレンズ９ａ，９ｂごとに異なる偏向角で走査方向に偏向させる。具体的には、偏向プリズム１８は、走査方向に偏向作用を有する２つの偏角プリズム１８ａ，１８ｂを走査方向に配列して構成されている。偏角プリズム１８ａ，１８ｂは、それぞれシリンドリカルレンズ９ａ，９ｂに対応付けて配置されており、シリンドリカルレンズ９ａ，９ｂに入射する各照明光を互いに交差する方向、つまりシリンドリカルレンズ９ａ，９ｂの境界面に近づく方向に偏向させている。
【００４６】
かかる偏向プリズム１８を設けることで、マイクロミラーアレイ５上に照射される２つの直線光２１ａ，２１ｂは、収束レンズ８を設けた場合と同様に、光軸ＯＡａ，ＯＡｂよりも光軸ＯＡ１に近接して照射される。なお、このように偏向プリズム１８を設ける場合には、マイクロミラーアレイ５は、シリンドリカルレンズ９ａ，９ｂの焦点面上もしくはその近傍に配置される。
【００４７】
以上説明したように、シリンドリカルレンズ９ａ，９ｂに入射する各照明光を異なる偏向角で走査方向に偏向させる偏向光学手段としての偏向プリズム１８を用いた走査型共焦点顕微鏡２００では、走査型共焦点顕微鏡１００と同様に、標本１上の観察領域１ａ内の観察を従来技術にかかる走査型共焦点顕微鏡に比して一層高速化することができる。
【００４８】
（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２にかかる走査型共焦点顕微鏡について説明する。図６は、本実施の形態２にかかる走査型共焦点顕微鏡３００の要部構成を示す図である。この図に示すように、走査型共焦点顕微鏡３００は、走査型共焦点顕微鏡１００の構成をもとに、収束レンズ８およびシリンドリカルレンズアレイ９に替えて、複屈折プリズム２８およびシリンドリカルレンズ２９を備える。その他の構成は走査型共焦点顕微鏡１００と同じであり、同一構成部分には同一符号を付して示している。
【００４９】
複屈折プリズム２８は、異方性結晶を用いて形成されたプリズムであって、例えばノマルスキープリズムまたはウォラストンプリズムが用いられる。複屈折プリズム２８は、レーザ光源６とビームエキスパンダ７との間に配置され、レーザ光源６が発した照明光を偏光ごとに異なる偏向角で走査方向に偏向させる。複屈折プリズム２８が偏向させた各照明光は、それぞれビームエキスパンダ７によって光束径が所定倍率で整形され、走査方向に異なる入射角でシリンドリカルレンズ２９に入射される。なお、複屈折プリズム２８による照明光の偏向角は０°の場合を含むものである。また、偏向角が０°とは、複屈折プリズム２８に対する入出射前後の光が平行であることを意味する。
【００５０】
シリンドリカルレンズ２９は、走査方向に集光作用を有するように設けられており、複屈折プリズム２８が偏向させてビームエキスパンダ７が整形した各照明光をそれぞれ走査方向に集光させる。シリンドリカルレンズ２９が集光させる各照明光は、ビームスプリッタ１０を介してマイクロミラーアレイ５上に直線光２１ａ，２１ｂとして照射される。このとき、マイクロミラーアレイ５は、シリンドリカルレンズ２９の焦点面上もしくはその近傍に配置されている。
【００５１】
以上説明したように、レーザ光源６が発した照明光を偏光ごとに異なる偏向角で走査方向に偏向させる偏向分割手段としての複屈折プリズム２８と、複屈折プリズム２８が偏向させた各照明光をそれぞれ走査方向に集光させるシリンドリカルレンズ２９とを用いた走査型共焦点顕微鏡３００では、走査型共焦点顕微鏡１００と同様に、マイクロミラーアレイ５上に２つの直線光２１ａ，２１ｂを照射させることができ、標本１上の観察領域１ａ内の観察を従来技術にかかる走査型共焦点顕微鏡に比して一層高速化することができる。
【００５２】
なお、複屈折プリズム２８は、光源６とビームエキスパンダ７との間に限らず、ビームエキスパンダ７とシリンドリカルレンズ２９との間に配置させることもできる。また、偏向分割手段は、複屈折プリズム２８に限定されず、例えば電気光学効果を利用した電気光学偏向素子等を用いることができる。
【００５３】
また、シリンドリカルレンズ２９に対して走査方向に異なる入射角で照明光を入射させる光学手段として、複屈折プリズム２８等の偏向分割手段に替えて、レーザ光源６が発した照明光を走査方向に回折させて複数の回折光を生成する回折分割素子を用いることができる。回折分割素子には、例えば音響光学効果を利用した音響光学偏向素子、回折格子等を用いることができる。この場合、シリンドリカルレンズ２９は、回折分割素子が分割した各照明光をそれぞれ走査方向に集光させるとよい。
【００５４】
また、偏向分割手段や回折分割素子を用いる替わりに、例えば入射する照明光を偏光ごとに異なるシフト量で走査方向にシフトさせる偏光光学素子をマイクロミラーアレイ５とシリンドリカルレンズ２９との間に設けるようにしてもよい。これによって、複屈折プリズム２８を用いる場合と同様に、２つの直線光をマイクロミラーアレイ５上に照射することができる。
【００５５】
（変形例１）
つぎに、本実施の形態２にかかる走査型共焦点顕微鏡の変形例１について説明する。図７は、その変形例１にかかる走査型共焦点顕微鏡４００の部分構成を示す図である。この図に示すように、走査型共焦点顕微鏡４００は、走査型共焦点顕微鏡３００の構成をもとに、複屈折プリズム２８に替えて偏光分割光学ユニット３８を備える。その他の構成は走査型共焦点顕微鏡３００と同じであり、同一構成部分には同一符号を付して示している。
【００５６】
偏光分割光学ユニット３８は、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳと呼ぶ。）３８ａ，３８ｂと、平面ミラー３８ｃ，３８ｄとを用いて構成されている。ＰＢＳ３８ａ，３８ｂは、ビームエキスパンダ７とシリンドリカルレンズ２９との間に配置されている。ＰＢＳ３８ａは、ビームエキスパンダ７から射出された照明光を偏光ごとに照明光Ｌ１と照明光Ｌ２とに分岐し、照明光Ｌ１を反射させるとともに照明光Ｌ２を透過させる。平面ミラー３８ｃ，３８ｄは、ＰＢＳ３８ａが反射させた照明光Ｌ１を順次反射させ、ＰＢＳ３８ｂに入射させる。ＰＢＳ３８ｂは、平面ミラー３８ｄが反射させた照明光Ｌ１とＰＢＳ３８ａが透過させた照明光Ｌ２とを合成し、シリンドリカルレンズ２９へ入射させる。このとき、ＰＢＳ３８ｂは、照明光Ｌ１を照明光Ｌ２に対して走査方向に偏向させて合成する。これによって、照明光Ｌ１と照明光Ｌ２とはシリンドリカルレンズ２９に対して走査方向に異なる入射角で入射される。
【００５７】
シリンドリカルレンズ２９は、照明光Ｌ１，Ｌ２をそれぞれ走査方向に集光させるとともに、ビームスプリッタ１０を介してマイクロミラーアレイ５上に直線光２１ａ，２１ｂとして照射する。このとき、マイクロミラーアレイ５は、シリンドリカルレンズ２９の焦点面上もしくはその近傍に配置されている。
【００５８】
以上説明したように、レーザ光源６が発した照明光を偏光ごとに異なる偏向角で走査方向に偏向させる偏向分割手段としての偏光分割光学ユニット３８と、偏光分割光学ユニット３８が偏向させた各照明光をそれぞれ走査方向に集光させるシリンドリカルレンズ２９とを用いた走査型共焦点顕微鏡４００では、走査型共焦点顕微鏡１００と同様に、マイクロミラーアレイ５上に２つの直線光２１ａ，２１ｂを照射させることができ、標本１上の観察領域１ａ内の観察を従来技術にかかる走査型共焦点顕微鏡に比して一層高速化することができる。
【００５９】
なお、偏光分割光学ユニット３８は、ビームエキスパンダ７とシリンドリカルレンズ２９との間に限らず、光源６とビームエキスパンダ７との間に配置させることもできる。
【００６０】
また、走査型共焦点顕微鏡４００では、ＰＢＳ３８ａ，３８ｂおよび平面ミラー３８ｃ，３８ｄの少なくとも１つにおいて、照明光Ｌ１に対する反射面の傾斜角度を走査方向に変更可能とすることで、シリンドリカルレンズ２９に対する照明光Ｌ１の入射角を走査方向に変更させることができ、マイクロミラーアレイ５上に照射させる直線光２１ａ，２１ｂの間隔を走査方向に変更させることができる。これによって、走査型共焦点顕微鏡４００では、直線光２１ａ，２１ｂの間隔を走査方向に適宜調整可能とすることができる。なお、反射面の傾斜角度を変更可能とするのは、平面ミラー３８ｃ，３８ｄの少なくとも一方であることが好ましい。
【００６１】
（変形例２）
つぎに、本実施の形態２にかかる走査型共焦点顕微鏡の変形例２について説明する。図８は、その変形例２にかかる走査型共焦点顕微鏡５００の部分構成を示す図である。この図に示すように、走査型共焦点顕微鏡５００は、走査型共焦点顕微鏡３００の構成をもとに、複屈折プリズム２８に替えて偏光分割光学ユニット４８を備える。その他の構成は走査型共焦点顕微鏡３００と同じであり、同一構成部分には同一符号を付して示している。
【００６２】
偏光分割光学ユニット４８は、ＰＢＳ４８ａ、λ／４板４８ｂ，４８ｄおよび平面ミラー４８ｃ，４８ｅを用いて構成されている。ＰＢＳ４８ａは、ビームエキスパンダ７とシリンドリカルレンズ２９との間に配置されており、ビームエキスパンダ７から射出された照明光を偏光ごとに照明光Ｌ３と照明光Ｌ４とに分岐し、照明光Ｌ３を反射させるとともに照明光Ｌ４を透過させる。λ／４板４８ｂは、ＰＢＳ４８ａが反射させたＳ偏光としての照明光Ｌ３を円偏光に変換して透過させる。平面ミラー４８ｃは、λ／４板４８ｂが透過させた照明光Ｌ３を反射させ、λ／４板４８ｂに再入射させる。λ／４板４８ｂは、平面ミラー４８ｃが反射させた円偏光としての照明光Ｌ３をＰ偏光に変換して透過させ、ＰＢＳ４８ａに再入射させる。
【００６３】
ＰＢＳ４８ａは、Ｐ偏光として入射した照明光Ｌ３を透過させ、λ／４板４８ｄは、このＰ偏光としての照明光Ｌ３を円偏光に変換して透過させる。平面ミラー４８ｅは、λ／４板４８ｄが透過させた照明光Ｌ３を反射させ、λ／４板４８ｄに再入射させる。λ／４板４８ｄは、平面ミラー４８ｅが反射させた円偏光としての照明光Ｌ３をＳ偏光に変換して透過させる。ＰＢＳ４８ａは、Ｓ偏光として入射した照明光Ｌ３を反射させ、照明光Ｌ４と合成してシリンドリカルレンズ２９へ入射させる。このとき、ＰＢＳ４８ａは、照明光Ｌ３を照明光Ｌ４に対して走査方向に偏向させて合成する。これによって、照明光Ｌ３と照明光Ｌ４とはシリンドリカルレンズ２９に対して走査方向に異なる入射角で入射される。
【００６４】
シリンドリカルレンズ２９は、照明光Ｌ３，Ｌ４をそれぞれ走査方向に集光させるとともに、ビームスプリッタ１０を介してマイクロミラーアレイ５上に直線光２１ａ，２１ｂとして照射する。このとき、マイクロミラーアレイ５は、シリンドリカルレンズ２９の焦点面上もしくはその近傍に配置されている。
【００６５】
以上説明したように、レーザ光源６が発した照明光を偏光ごとに異なる偏向角で走査方向に偏向させる偏向分割手段としての偏光分割光学ユニット４８と、偏光分割光学ユニット４８が偏向させた各照明光をそれぞれ走査方向に集光させるシリンドリカルレンズ２９とを用いた走査型共焦点顕微鏡５００では、走査型共焦点顕微鏡１００と同様に、マイクロミラーアレイ５上に２つの直線光２１ａ，２１ｂを照射させることができ、標本１上の観察領域１ａ内の観察を従来技術にかかる走査型共焦点顕微鏡に比して一層高速化することができる。
【００６６】
なお、偏光分割光学ユニット４８は、ビームエキスパンダ７とシリンドリカルレンズ２９との間に限らず、光源６とビームエキスパンダ７との間に配置させることもできる。
【００６７】
また、走査型共焦点顕微鏡５００では、ＰＢＳ４８ａおよび平面ミラー４８ｃ，４８ｅの少なくとも１つにおいて、照明光Ｌ３に対する反射面の傾斜角度を走査方向に変更可能とすることで、シリンドリカルレンズ２９に対する照明光Ｌ３の入射角を走査方向に変更させることができ、マイクロミラーアレイ５上に照射させる直線光２１ａ，２１ｂの間隔を走査方向に変更させることができる。これによって、走査型共焦点顕微鏡５００では、直線光２１ａ，２１ｂの間隔を走査方向に適宜調整可能とすることができる。なお、反射面の傾斜角度を変更可能とするのは、平面ミラー４８ｃ，４８ｅの少なくとも一方であることが好ましい。
【００６８】
ここまで、本発明を実施する最良の形態を実施の形態１および２として説明したが、本発明は、上述した実施の形態１および２に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。
【００６９】
例えば、上述した実施の形態１および２では、走査型共焦点顕微鏡１００，２００，３００，４００および５００は、照明選択手段としてマイクロミラーアレイ５を備えるものとしたが、反射素子に限定されず、透過素子を用いることもできる。その場合、入射する光に対する透過率を個別に切換可能な複数の微小透過部、特に入射した光の透過と遮光とを個別かつ自在に切換可能な複数の微小透過部を走査方向と非走査方向とに２次元配列して備えるマトリクス型透過素子を用いることができる。具体的には、例えばマトリクス液晶を用いることができる。その場合、走査型共焦点顕微鏡１００，２００，３００，４００または５００の構成をもとに、マイクロミラーアレイ５に替えてかかるマトリクス型透過素子を備え、マトリクス型透過素子に対して直線光２１ａ，２１ｂを透過照明するとともに、標本１から発した観察光をマトリクス型透過素子を透過させた後に検出することで、マイクロミラーアレイ５を用いた場合と同様の機能および効果を得ることができる。
【００７０】
また、上述した実施の形態１および２では、レーザ光源６が発した照明光を走査方向に２つに分割し、この分割した各照明光を直線光２１ａ，２１ｂとしてマイクロミラーアレイ５上に照射するものとしたが、マイクロミラーアレイ５上に照射する直線光は２つに限定されるものではなく、３つ以上とすることができる。その場合、例えば実施の形態１にかかるシリンドリカルレンズアレイ９に替え、走査方向に３つ以上のシリンドリカルレンズを隣接して配列させたシリンドリカルレンズアレイを用いるとよい。
【００７１】
また、上述した実施の形態１および２では、走査型共焦点顕微鏡１００，２００，３００，４００および５００は、照明光と同じ波長域の観察光を観察するものとして説明したが、蛍光観察を行うものとすることもできる。その場合、ビームスプリッタ１０をダイクロイックミラーに置き換え、ダイクロイックミラーに対して光検出器側に吸収フィルタを配置させるとよい。
【００７２】
また、上述した実施の形態１および２では、走査型共焦点顕微鏡１００，２００，３００，４００および５００は、標本１に対して落射照明を行うものとしたが、透過照明を行うようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる走査型共焦点顕微鏡の要部構成を示す図である。
【図２−１】マイクロミラーアレイ上に照射される直線光とマイクロミラーアレイの作動パターンとを示す図である。
【図２−２】マイクロミラーアレイ上に照射される直線光とマイクロミラーアレイの作動パターンとを示す図である。
【図３−１】標本上に照射される照明光とその走査範囲を示す図である。
【図３−２】標本上に照射される照明光とその走査範囲を示す図である。
【図４】従来技術にかかる走査型共焦点顕微鏡においてマイクロミラーアレイ上に照射される直線光とマイクロミラーアレイの作動パターンとを示す図である。
【図５】実施の形態１にかかる走査型共焦点顕微鏡の変形例の要部構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２にかかる走査型共焦点顕微鏡の要部構成を示す図である。
【図７】実施の形態２にかかる走査型共焦点顕微鏡の変形例１の部分構成を示す図である。
【図８】実施の形態２にかかる走査型共焦点顕微鏡の変形例２の部分構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１    標本
１ａ    観察領域
２    対物レンズ
３    結像レンズ
４    ガルバノミラー
５    マイクロミラーアレイ
５ａ〜５ｊ，５ａ’〜５ｊ’    微小ミラー
６    レーザ光源
７    ビームエキスパンダ
７ａ    凹レンズ
７ｂ    凸レンズ
８    収束レンズ
９    シリンドリカルレンズアレイ
９ａ，９ｂ    シリンドリカルレンズ
１０    ビームスプリッタ
１１，１２    リレーレンズ
１３    ガルバノミラー
１４    光検出器
１５    制御装置
１８    偏向プリズム
１８ａ，１８ｂ    偏角プリズム
２１ａ，２１ｂ，２３    直線光
２２ａ〜２２ｊ    照明光
２８    複屈折プリズム
２９    シリンドリカルレンズ
３８，４８    偏光分割光学ユニット
３８ａ，３８ｂ，４８ａ    ＰＢＳ
３８ｃ，３８ｄ，４８ｃ，４８ｅ    平面ミラー
４８ｂ，４８ｄ    λ／４板
１００，２００，３００，４００，５００    走査型共焦点顕微鏡
Ａ１，Ａ２    矢印
Ｌ１〜Ｌ４    照明光
ＯＡ１〜ＯＡ３，ＯＡａ，ＯＡｂ    光軸
ＲＡ１，ＲＡ２    回転軸
【図１】
2009015218.tif 000003
【図２−１】
2009015218.tif 000004
【図２−２】
2009015218.tif 000005
【図３−１】
2009015218.tif 000006
【図３−２】
2009015218.tif 000007
【図４】
2009015218.tif 000008
【図５】
2009015218.tif 000009
【図６】
2009015218.tif 000010
【図７】
2009015218.tif 000011
【図８】
2009015218.tif 000012