(57)【要約】【課題】光源部のダイクロイックミラーを不要として装置の小型化をはかり、ポインティングスタビリティの影響を除去し、簡単にレーザを光ファイバに入射させることが可能な共焦点スキャナ顕微鏡を提供する。【解決手段】サンプルを励起する励起光を発する光源部と、前記励起光を用いてサンプルを走査するスキャナ部と、前記サンプルから発光した蛍光を受けてサンプルの画像を撮像する撮像カメラを含む光検出部を備えた共焦点スキャナ顕微鏡において、  前記光源部は波長の異なるレーザを発振する複数の光源と、これら複数の光源からのそれぞれの光を波長選択性光ファイバカプラを介して前記スキャナ部に入力するように構成した。【選択図】                    図１
2009282103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプルを励起する励起光を発する光源部と、前記励起光を用いてサンプルを走査するスキャナ部と、前記サンプルから発光した蛍光を受けてサンプルの画像を撮像する撮像カメラを含む光検出部を備えた共焦点スキャナ顕微鏡において、
前記光源部は波長の異なるレーザを発振する複数の光源と、これら複数の光源からのそれぞれの光を波長選択性光ファイバカプラを介して前記スキャナ部に入力するように構成したことを特徴とする共焦点スキャナ顕微鏡。
【請求項２】
サンプルを励起する励起光を発する光源部と、前記励起光を用いてサンプルを走査するスキャナ部と、前記サンプルから発光した蛍光を受けてサンプルの画像を撮像する撮像カメラを含む光検出部を備えた共焦点スキャナ顕微鏡において、
前記光源部は波長の異なるレーザを発振する２つの光源を一組とし、該一組の光源を複数組備え、前記複数組の光源からのそれぞれの光を波長選択性光ファイバカプラを介して出射し、前記波長選択性光ファイバカプラからの透過光を伝搬する光ファイバを束ねて光ファイバ束とし、該光ファイバ束からの出射光を前記スキャナ部に入力するように構成したことを特徴とする共焦点スキャナ顕微鏡。
【請求項３】
前記それぞれの光源部と波長選択性光ファイバカプラの間にスイッチング手段およびフィルタを設けたことを特徴とする請求項1または２に記載の共焦点スキャナ顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共焦点スキャナ顕微鏡に関し、特に、光源の光を光ファイバに入射させる光源部の改善に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明が適用される共焦点スキャナ顕微鏡は、レーザ光による試料上の集光点を走査し、試料からの戻り蛍光を結像させて画像を得ることにより試料を観察するもので、生物やバイオテクノロジーなどの分野おける生きた細胞の生理反応観察や形態観察、あるいは半導体市場におけるＬＳＩの表面観察等に使用されている。
【０００３】
はじめに共焦点スキャナ顕微鏡について簡単に説明する。
図３は、従来の共焦点スキャナ顕微鏡の構成例を示す機能ブロック図である。光源部１０は、複数の多波長光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、光源からの光の通過と遮断を制御するスイッチング手段１４と、光透過帯域の異なるフィルタ１２ａ，１２ｂ，１２ｃから構成されている。
【０００４】
スイッチング手段１４を通過した光はフィルタ１２ａ，１２ｂ，１２ｃを透過して光ファイバ束１５に入射し、光ファイバ１５の他端から出射して、ミラー１６に入射する。ミラー１６で反射した光はコリメータレンズ１７、マイクロレンズアレイディスク２、ピンホールディスク３、対物レンズ５などから構成されるスキャナ部２０に入射する。
【０００５】
光検出部３０は、ダイクロイックミラー２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、バリアフィルタ２５ａ，２５ｂ，２５ｃと、レンズ２４ａ，２４ｂ，２４ｃと撮像カメラ８ａ，８ｂ，８ｃより構成されており、サンプル６で発光した蛍光を受光する。
【０００６】
バリアフィルタ２５は透過波長特性の異なる複数のフィルタから構成されている。バリアフィルタ２５を透過した出力光はレンズ２４により集光されて撮像カメラ８に入射する。撮像カメラ８は、撮像画像を増幅し、電気信号に変換して出力する。
【０００７】
画像収集装置３０は撮像カメラ８が出力する電気信号を画像データに変換して保存する。
画像表示装置４０は、通常コンピュータが用いられ、画像収集装置３０に格納された画像を読み出し、適宜に処理を行って表示画面に表示する。
【０００８】
このような構成における動作を次に説明する。
光源部１０では３つの多波長光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃから発せられた光をそれぞれスイッチング手段１４およびフィルタ１２ａ，１２ｂ，１２ｃを介して光ファイバ１５の一端に入射する。
【０００９】
光ファイバ１５から出射された光はミラー１６で反射しコリメータレンズ１７に入射する。コリメータレンズ１７により平行光となった光はマイクロレンズアレイディスク２に入射する。なお、光ファイバ１５の出力光を直接レンズ１７に入射させることができる場合には、ミラー１６は不要である。
【００１０】
サンプル６から発せられる蛍光には通常複数の波長が含まれている。例えば、第１のダイクロイックミラー２２ａでは波長λ１の光を透過し、他の波長の光は反射する。次に、第２のダイクロイックミラー２２ｂでは、第１のダイクロイックミラー２２ａで反射した光を受けて、波長λ２の光を反射し、他の波長の光を透過する。第３のダイクロイックミラー２２ｃでは第２のダイクロイックミラー２２ｂを透過した光を受けて、波長λ３の光を反射する。
【００１１】
このようにして３つのダイクロイックミラー２２ａ，２２ｂ，２２ｃにより分岐して、３つの波長の蛍光をそれぞれ個別に出力する。ダイクロイックミラー２２からの出力はバリアフィルタ２５ａ，２５ｂ，２５ｃに入力する。このバリアフィルタ２５で透過波長領域を狭めることにより、目的とする波長以外を除去し目的とする波長のみを撮像カメラ８に入射させることができ、画像のＳＮ比を向上することができる。
【００１２】
バリアフィルタを透過したそれぞれの出力光はレンズ２４ａ，２４ｂ，２４ｃによってそれぞれ集光され撮像カメラ８ａ，８ｂ，８ｃに入射する。３台の撮像カメラはそれぞれ撮像画像を電気信号に変換して出力する。画像収集装置３０は、この電気信号をデジタル画像データに変換し、ダイクロイックミラーで分岐した蛍光の色と対応付けて保存する。
【００１３】
画像表示装置４０は、画像収集装置３０に保存された画像データとフィルタの情報を読み出し、元の蛍光色に再構成（カラー再構成）して蛍光画像を画面表示する。また、カラー再構成しないで蛍光画像を表示させることももちろん可能である。
このようにして、ダイクロイックミラーにより分岐した波長の各蛍光像を同時計測することができる。
【００１４】
【特許文献１】特開２００４−２１２４３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記の構成によれば、共焦点スキャナ顕微鏡の光ファイバの導入口は一つのままで、光源と光ファイバの着脱を行うことなく複数の励起光で蛍光観測が可能な共焦点スキャナ顕微鏡を実現することができる。
【００１６】
しかしながら、このような従来の装置においては、光源部にダイクロイックミラー１３ａ，１３ｂやミラー１８が必要になり装置が大きくなるという課題があった。また、光源とファイバ間の距離が長くなり、光源のポインティングスタビリティ（レーザスポットが当った位置の安定性）の影響を受けやすくなるため、光ファイバ透過率の経年変化が大きいという課題があった。
【００１７】
さらに、レーザを光ファイバに正確に入射させるために熟練を要するという課題もあった。本発明は、光源部のダイクロイックミラーを不要として装置の小型化をはかり、ポインティングスタビリティの影響を除去し、簡単にレーザを光ファイバに入射させることが可能な共焦点スキャナ顕微鏡を提供する目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この目的を達成するために、本発明の共焦点スキャナ顕微鏡は、請求項１においては、
サンプルを励起する励起光を発する光源部と、前記励起光を用いてサンプルを走査するスキャナ部と、前記サンプルから発光した蛍光を受けてサンプルの画像を撮像する撮像カメラを含む光検出部を備えた共焦点スキャナ顕微鏡において、
前記光源部は波長の異なるレーザを発振する複数の光源と、これら複数の光源からのそれぞれの光を波長選択性光ファイバカプラを介して前記スキャナ部に入力するように構成したことを特徴とする。
【００１９】
請求項２に記載の共焦点スキャナ顕微鏡においては、
サンプルを励起する励起光を発する光源部と、前記励起光を用いてサンプルを走査するスキャナ部と、前記サンプルから発光した蛍光を受けてサンプルの画像を撮像する撮像カメラを含む光検出部を備えた共焦点スキャナ顕微鏡において、
前記光源部は波長の異なるレーザを発振する２つの光源を一組とし、該一組の光源を複数組形成し、前記複数組の光源からのそれぞれの光を波長選択性光ファイバカプラを介して出射し、前記複数の光ファイバカプラからの透過光を伝搬する光ファイバを束ねて光ファイバ束とし、該光ファイバ束からの出射光を前記スキャナ部に入力するように構成したことを特徴とする。
【００２０】
請求項３においては、請求項1または２に記載の共焦点スキャナ顕微鏡において、
前記それぞれの光源部と波長選択性光ファイバカプラの間にスイッチング手段およびフィルタを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したことから明らかなように本発明の請求項１〜３によれば、複数の光源からのそれぞれの光を波長選択性光ファイバカプラを介してスキャナ部に入力するように構成したので、光源部にダイクロイックミラーやミラーが不要となり装置の小型化が可能となる。また、光源とファイバ間の距離を短くすることができ、ポインティングスタビリティの影響を受けにくくなり、光ファイバ透過率の経年変化を少なくすることができる。
また、簡単にレーザを光ファイバに入射させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。図１は本発明に係る共焦点スキャナ顕微鏡の一実施例を示す機能ブロック図である。
図１において、図３と同等部分には同一符号を付してある。図３と異なるところは、光源部１０ａである（実施例では２種類のレーザ光をスキャナ部２０に入力するように構成した例を示している）。
【００２３】
光源部１０ａは、２つの多波長光源１１ａ，１１ｂと、光源からの光の通過と遮断を制御するスイッチング手段１４と、光透過帯域の異なるフィルタ１２ａ，１２ｂから構成されている（ここまでは従来例と同様である）。
本発明ではスイッチング手段１４およびフィルタ１２ａ，１２ｂを介して出射した光のそれぞれを波長選択性光ファイバカプラ５０で受光する。
【００２４】
波長選択性光ファイバカプラ５０は入力側にポートＡとポートＢを有しており、ポートＡには多波長光源１１ａからの波長λ１が入射し、ポートＢには多波長光源１１ｂからの波長λ２が入射する。これら波長λ１と波長λ２の光はカプラで分岐・結合されポートＣから透過率９０％程度の合波された光（λ１＋λ２）が出射する。
【００２５】
この合波された光（λ１＋λ２）が光ファイバ導入口６０を介してミラー１６を経てレンズ１７に入射する。なお、ポートＤからは１０％程度が出射するがこのポートからの光は終端させる。
レンズ１７に入射した後の動作は従来例と同様なのでここでの説明は省略する。
【００２６】
図２は他の実施例を示すもので、多波長光源として８個のレーザ（１１ａ〜１１ｈ）を用いた例を示している。なお、スキャナ部２０および光検出部３０の構成は図３の従来例と同じなのでここでの説明は省略する。
この例では、１１ａ，１１ｂのレーザを一組とし、１１ｃと１１ｄ、１１ｅと１１f、１１ｇと１１ｈをそれぞれ一組として４組の光源を備えている。
【００２７】
この例でも各組の光源から出射した光がスイッチング手段１４（ａ〜ｈ）、フィルタ１２（ａ〜ｈ）を経て波長選択性光ファイバカプラ５０（ａ〜ｄ）のポートＡ，Ｂに入射する。そして各ポートＣから出射する合波された光（λ１＋λ２）、（λ３＋λ４）、（λ５＋λ６）、（λ７＋λ８）の光を束ねて光ファイバ束１５ａとしてミラー１６（図１参照）側に出射する。
このような構成によれば、多種類の波長の光を同時にサンプルに照射することができる。
【００２８】
本発明の以上の説明は、説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。したがって本発明はその本質から逸脱せずに多くの変更、変形をなし得ることは当業者に明らかである。
特許請求の範囲の欄の記載により定義される本発明の範囲は、その範囲内の変更、変形を包含するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る共焦点スキャナ顕微鏡の一実施例を示す機能ブロック図である。
【図２】他の実施例を示す機能ブロック図である。
【図３】従来の共焦点スキャナ顕微鏡の一例を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００３０】
２    マイクロレンズアレイディスク
３    ピンホールディスク
４    ダイクロイックミラー
５    対物レンズ
６    サンプル
８  撮像カメラ
１０  光源部
１１  多波長光源
１２  フィルタ
１３，２２  ダイクロイックミラー
１４  スイッチング手段
１５  光ファイバ
１６  ミラー
１７  レンズ
２０  スキャナ部
２４  レンズ
２５  バリアフィルタ
３０  画像収集装置
４０  画像表示装置
５０  波長選択性光ファイバカプラ
【図１】
2009282103.tif 000003
【図２】
2009282103.tif 000004
【図３】
2009282103.tif 000005