JP3992591B2 - 走査型光学顕微鏡 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源からの照明光で標本を走査したときの標本からの信号光を検出する走査型光学顕微鏡に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばレーザー走査型光学顕微鏡において標本の３次元像を得るには、面内走査と、標本あるいは対物レンズの光軸方向の機械的移動を繰り返すことにより、各面の光学像を順次取り込んでいた。
【０００３】
また、特許文献１は異なる波長の２つのレーザ光を試料に照射して、第１のレーザ光により蛍光又は反射光観察を行い、第２のレーザ光により透過光観察を行う走査型レーザ顕微鏡が開示されている。ここでは、２つのレーザ光の集光位置を異ならせることにより、光軸方向の位置が異なる２つの面の蛍光観察と透過観察を同時に行うことができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−３１３８１２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、対物レンズ又は標本を光軸方向に機械的に移動させる方法では、高速走査が困難である。また、液浸観察時等において、光軸方向の走査が標本に振動を与えるという問題点がある。
【０００６】
特許文献１においては、２つのレーザ光の波長が異なる。そのため、２つのレーザ光が同じ波長であって、２つの観察面が近い場合、他の観察面からの光が光検出器にノイズとして混入するという問題がある。
【０００７】
本発明は従来技術のこのような問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、以下の通りである。まず、標本の光軸方向に異なる位置の迅速な観察を可能とする走査型光学顕微鏡を提供することである。次に、光軸方向に近接した個所を観察する際にも、光源の波長によらずに、他の観察個所からの光が光検出系に影響を与えない走査型光学顕微鏡を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の走査型光学顕微鏡は、
少なくとも１つの光源と、
光路合流部を介して前記光源からの照明光を対物レンズが配置された共通光路に導く複数の照明光路と、
前記対物レンズから射出する照明光を面内方向に走査する面内走査手段と、
前記複数の照明光路のうち少なくとも１つの照明光路に設けられ、当該照明光路の照明光束が前記対物レンズを通過後に集光する位置を、他の照明光路の照明光束の集光位置と異なるように光軸方向に調節可能な集光位置制御手段と、
前記複数の照明光路にそれぞれ配置された複数の光路分岐手段と、
前記光路合流部を介して標本から戻った光であって、前記複数の光路分岐手段により分岐された標本からの戻り光を検出する複数の光検出手段と、
を具備することを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の走査型光学顕微鏡において、上記のような構成をとる理由と作用を説明する。
【００１０】
上記のように、本発明の走査型光学顕微鏡は、 複数の照明光路と、
異なる照明光路の交差する個所に配置され、光束の伝播を制御する光束伝播制御手段と、
照明光束を標本に照射するための対物レンズと、
照明光を面内方向に走査する面内方向走査手段と、
少なくとも１つの照明光路に設けられ、その照明光路の照明光束の対物レンズを通過後の集光位置を、他の照明光束の集光位置に対して光軸方向に調節可能な集光位置制御手段と、
複数の照明光路のそれぞれに配置され、標本からの戻り光を照明光路から分岐する光路分岐手段と、
それぞれの光路分岐手段で分岐された標本からの戻り光を検出する複数の光検出系と、
を有する構成とした。
【００１１】
したがって、標本の光軸方向における異なる位置からの戻り光を独立に検出することができ、標本の光軸方向における異なる位置の観察を迅速に行うことができる。
【００１２】
この場合に、走査型光学顕微鏡は共焦点顕微鏡であることが望ましい。このように構成すると、共焦点顕微鏡が有する非合焦面からの光を大幅に減少させるという共焦点効果により、高い分解能で標本を観察できる。
【００１３】
また、複数の照明光路の照明光の波長が同一であることが望ましい。このように構成すると、同じ波長の照明光束が、標本の光軸方向において異なる複数の位置に集光し、その戻り光を独立に検出できる。したがって、標本の光軸方向における異なる位置での同一波長での観察を迅速に行うことができる。
【００１４】
また、各照明光路からの照明光束が標本に入射する光量を時間的に変化させるように構成することが望ましい。このように構成すると、照明光束に時間的な変化を与えることにより、複数の異なる位置の情報を独立して取得することが可能となる。
【００１５】
また、時間領域毎に選択した照明光束を標本に照射させるように構成することができる。このように構成すると、照明光束によって標本に集光する位置が異なるので、他点からの光がノイズとして混入することを防止することができる。。
【００１６】
また、光束伝播制御手段が、時間的に反射と透過を切り替えるものであるように構成することができる。
【００１７】
また、光束伝播制御手段は板状部材に透過部と反射部を設けられており、それを空間的に移動させることにより光束の伝播を制御するものとすることができる。その場合に、光束伝播制御手段は板状部材がその面内方向に移動可能に構成されている場合や、板状部材が円板形状であり、その中心を軸として回転可能に構成されて場合等がある。このような構成においては、光束伝播制御手段の特性を時間的に反射と透過で切り替えるものとしたので、照明光束の選択を光束伝播制御手段で行える。そのため、各光路にシャッターなどを配置するなど、付加的な装置が必要ない。
【００１８】
また、光束伝播制御手段として、透過モードと反射モードの両方を有し、かつ、電気的制御によりその両者を切り替えることができる液晶素子を用いるようにしてもよい。
【００１９】
このように構成すると、照明光束の切り替えを電気的制御だけで行うことができる。したがって、機械的駆動を必要としないので、照明光束を高速に切り替えができる。
【００２０】
また、各照明光路の光源には、点灯制御手段を有しており、各照明光路の光源を一定周期で点灯・消灯させるのが好ましい。このとき、ある時間領域で対物レンズにより集光した各照明光束の集光位置が隣接する照明光束間で同時に点灯しないように、各照明光路の光源を点灯制御するようにすることが望ましい。
【００２１】
各照明光束の集光点が近接して行くと、例え共焦点検出を行っても、隣接する照明光束の影響は徐々に増加する。本構成では、隣接する照明光束が同時には点灯しないようにしたので、所定の面の観察結果に、隣接する照明光束の影響を受けないという利点がある。
【００２２】
また、点灯制御手段により、各時間領域毎にある１つの照明光路の光源だけを点灯させるようにすることができる。このように構成すると、点灯制御手段により、各時間領域毎にある１つの照明光路の光源だけを点灯させるので、標本に入射する照明光束は常に１つだけである。したがって、ある断面（深さ）を観察しているときは、他の照明光束の影響を全く受けないという利点がある。
【００２３】
また、面内方向走査手段が主走査手段と副走査手段とからなり、主走査に同期して照明光束の選択を変更するようにすることが望ましい。
【００２４】
動的な標本を観察する場合、特に面内方向のある位置で、光軸方向の位置（深さに相当）によってどのように変化が異なるかを観察することがある。このような場合、面内方向の各観察点毎に異なる光軸方向の位置を略同時に測定できることが望ましい。例えば、面内方向の各観察点毎に照明光束を選択して光軸方向で異なる位置を観察する場合には、（主走査の繰り返し周波数）×（１回の主走査での観察点数）のオーダーで、選択する照明光束を切り替える必要がある。そこで、走査手段として、例えばガルバノミラーを２個用いたとする。この場合、主走査の繰り返し周波数は１ｋＨｚ程度である。主走査での観察点数を５００点、各観察点で照明光束の切り替えを２回行うとすると、１秒間に１０万回の照明光束切り替えを行う必要があり、それは非常に困難である。
【００２５】
本構成によれば、面内方向走査手段が主走査手段と副走査手段とからなり、主走査に同期して照明光束の選択を変更する構成とした。したがって、面内方向の各観察点で、光軸方向に異なる位置を考えた場合、若干観察間隔が開くものの、光束伝播制御手段の切り替え周波数が主走査の繰り返し周波数と同程度でよくなり、実現性が向上する。
【００２６】
また、各照明光路の照明光束の光量に周波数変調を与え、各光検出系において対応する照明光束の変調周波数に対応する成分を検出するようにすることもできる。このように構成すると、外部からの迷光や電気的なノイズ等の信号光とは異なる周波数を持つノイズ成分を信号光から分離できる。したがって、高いＳＮ比での観察を可能とする。
【００２７】
その場合、各照明光束に与える変調周波数が同一で、その位相をずらすようにしてもよい。このように構成すると、それぞれの信号光は異なる位相を持つ。したがって、他の照明光路の照明光束に起因する信号光が光検出系に入射した場合、不要な信号光は本来の信号光とは異なる位相を有する。そのため、同期検出等の手法を用いることにより、本来の信号光と他の照明光束に起因する不要な信号光とを分離することができる。したがって、高いＳＮ比での観察を可能とする。
【００２８】
また、各照明光束毎に与える変調周波数を異ならせてもよい。このように構成すると、それぞれの信号光は異なる周波数を持つ。したがって、他の照明光路の照明光束に起因する信号光が光検出系に入射した場合、不要な信号光は本来の信号光とは異なる周波数を有する。そのため、周波数フィルター等により、本来の信号光と他の照明光束に起因する不要な信号光とを分離することができる。したがって、高いＳＮ比での観察を可能とする。
【００２９】
また、光束伝播制御手段として開口付き反射鏡を用いることができる。このように構成すると、光束伝播制御手段は、照明光路が交差する位置に配置される。よって、ある照明光束の集光点と開口付き反射鏡の開口とを一致させれば、一方の照明光路の照明光及び標本からの戻り光は開口を通過し、他方の照明光路の照明光及び標本からの戻り光は、反射鏡により反射される。このように、各照明光束の集光状態の違いを利用して各照明光束の伝播を制御すると、光束伝播制御手段部での光量損失が少なくなり、光束の利用効率が高くなる。
【００３０】
また、複数の照明光路の照明光束の波長を異なるようにしてもよい。このように構成すると、異なる波長の照明光束が、標本の光軸方向において異なる複数の位置に集光し、その戻り光を独立に検出できる。したがって、異なる光軸方向位置における異なる波長に対する標本の特性が得られる。
【００３１】
また、光束伝播制御手段により時間領域毎に選択した照明光束を標本に照射させ、その光束伝播制御手段にアコーストオプティック・チューナブルフィルター（以下、ＡＯＴＦと略す。）を用いるようにしてもよい。ＡＯＴＦは、例えば二酸化テルル等の光学結晶に圧電素子を貼り付け、圧電素子に高周波数を印加することで、印加周波数に対応した特定の波長の光を選択的に回折するものである。このように電気的制御だけで照明光束の切り替えを行うことができるので、機械的可動部を必要としない。したがって、照明光束の選択を高速に切り替えできる。
【００３２】
また、光束伝播制御手段が光学フィルターであり、光学フィルターが各照明光路からの照明光束を対物レンズへと導き、標本からの信号光をそれぞれの照明光路へと導く波長特性を有するものとしてもよい。このように構成すると、光学フィルターの波長特性により各照明光束の伝播を制御するので、ハーフミラーのように振幅分割を行ったり、あるいは時間的に照明光束を切り替える必要がない。したがって、標本の異なる光軸方向位置における異なる波長での観察を、光量のロスが少なく、かつ同時に行うことができるという利点がある。
【００３３】
次に、以下に、図面に基づいて本発明の走査型光学顕微鏡の実施例を説明する。
【００３４】
〔第１実施例〕
図１は、本実施例に係る走査型光学顕微鏡の構成を示す図である。
【００３５】
まず、第１の照明光路の構成を説明する。図中、符号１は第１のレーザ光源であり、例えばヘリウムネオンレーザ（波長６３２．８ｎｍ）を用いる。２は光ファイバーであり、第１のレーザ光源１からの照明光を伝達する。光ファイバー２の光軸上に、コリメータレンズ３、ハーフミラー４、レンズ５、結像レンズ６が順に配置される。
【００３６】
光ファイバー２の射出面にコリメータレンズ３の焦点位置が一致するように、コリメータレンズ３を配置する。ハーフミラー４は、光源波長において透過と反射の比率が１対１になるような特性を有する。レンズ５の後側焦点と結像レンズ６の前側焦点が一致するように、レンズ５と結像レンズ６を配置する。
【００３７】
次に、第２の照明光路の構成を説明する。図中、符号２０は光源であり、例えばヘリウムネオンレーザ（波長６３２．８ｎｍ）を用いる。２１は光ファイバーであり、光源２０からの照明光を伝達する。光ファイバー２０の光軸上に、コリメータレンズ２２、ハーフミラー２３、レンズ２４、結像レンズ２５が順に配置される。
【００３８】
光ファイバー２１の射出面にコリメータレンズ２２の焦点位置が一致するように、コリメータレンズ２２を配置する。ハーフミラー２３は、ハーフミラー４と同じものを用いる。結像レンズ２５は、図示しない移動機構により光軸方向に移動可能になっている。
【００３９】
レンズ２４の後側焦点と結像レンズ２５の前側焦点が若干ずれるように、レンズ２４に対して結像レンズ２５を位置決めする。このずれ量をΔｚ、結像レンズ２５と対物レンズ８の組み合わせの光学的横倍率をβとすると、第２の照明光は、対物レンズ８の物体側焦点面からΔｚ／β² ずれた位置に集光する。
上記の第１の照明光路と第２の照明光路とが交差する位置に、ハーフミラー７が配置される。
【００４０】
次に、走査光学系の構成を説明する。第１の照明光路の光軸上でハーフミラー７の次に、アクチュエーター９が取り付けられた対物レンズ８が配置される。符号８は無限遠設計の対物レンズであり、アクチュエーター９は対物レンズ８を光軸と直交する方向に移動させる。
【００４１】
第１の光検出光学系は、ハーフミラー４により第１の照明光路から分岐された光路上に、集光レンズ１１、ピンホール１２、光検出器１３の順で配置されて構成される。ピンホール１２は、光ファイバー２の射出端と共役な位置に配置し、そのピンホール径は、レーザ光源１の波長及び集光レンズ１１の焦点距離、光束径から決まるスポット径の１／２の値とする。光検出器１３にはフォトディテクター（以下、ＰＤと略する）を用いる。
【００４２】
第２の光検出光学系は、ハーフミラー２３により第２の照明光路から分岐される光路上に、集光レンズ２６、ピンホール２７、光検出器２８の順で配置されて構成される。ピンホール２７は、光ファイバー２１の射出端と共役な位置に配置し、そのピンホール径はピンホール１２と同じ値とする。光検出器２８は光検出器１３と同一のものを用いる。
【００４３】
第１の照明光を、進行方向に沿って説明する。第１のレーザ光源１からの照明光は光ファイバー２から射出され、コリメータレンズ３に入射して平行光束にされる。ハーフミラー４を透過した照明光はレンズ５で集光され、結像レンズ６により再び平行光束に変換され、ハーフミラー７に入射する。ハーフミラー７を透過した照明光は対物レンズ８に入射し、対物レンズ８の物体側焦点面上に集光される。標本１０からの戻り光は、対物レンズ８、ハーフミラー７、結像レンズ６、レンズ５の順に通り、ハーフミラー４で反射され、第１の検出光学系へ導かれる。集光レンズ１１で集光された光束の中、ピンホール１２を透過した光量を光検出器１３で検出する。
【００４４】
光ファイバー２の射出面と、対物レンズ８の集光点、ピンホール１２が共役になっており、共焦点効果により、標本１０の情報を高分解能で測定することができる。
【００４５】
標本１０からの戻り光の中、ハーフミラー７で反射されて第２の光検出系に到達する成分について考える。第１の照明光の集光点とピンホール２７とが共役ではないので、共焦点効果に従って、ピンホール２７を透過して光検出器２８に入射する光量は大幅に減少する。特に、第１の照明光と第２の照明光が集光する位置が光軸上で離れる程、光検出器２８に入射する光量は大幅に減少する。
【００４６】
第２の照明光を、その進行方向に沿って説明する。第２のレーザ光源２０からの照明光は光ファイバー２１から射出され、コリメータレンズ２２に入射して平行光束にされる。ハーフミラー２３を透過した照明光はレンズ２４で集光され、結像レンズ２５に入射して、集光状態を変換され、ハーフミラー７で反射されて対物レンズ８に入射する。
【００４７】
レンズ２４と結像レンズ２５との焦点位置のずれ量をΔｚ₁ 、結像レンズ２５と対物レンズ８で構成される光学系の横倍率をβ₁ とすると、第２の照明光は、対物レンズ８の物体側焦点面から光軸方向にΔｚ₁ ／β₁ ² 離れた位置に集光される。この量は、結像レンズ２５の一部分のレンズを光軸方向に移動させることにより変化させることができるので、測定条件に応じて結像レンズ２５を適切な状態に固定すればよい。
【００４８】
第２の照明光による標本１０からの戻り光の中、ハーフミラー２３で反射された成分は、上で説明した第１の照明光の場合と同様に、共焦点効果に従って、光検出器１３に入射する光量は大幅に減少する（もちろん、光検出器２８では、共焦点効果により、標本１０の情報を第２の照明光により高分解能で測定することができる。）。
【００４９】
第１の照明光と第２の照明光が異なる位置に集光し、個別にかつ同時に検出される状態になっているので、アクチュエーター９により対物レンズ８を光軸と直交する方向に走査することにより、異なる光軸方向位置の２次元情報を高速に取得することができる。
【００５０】
以上、本発明では、２つの照明光路を設け、収束状態が異なる２つの照明光を対物レンズ８に入射させて、光軸方向の異なる位置に集光させ、それぞれの戻り光を個々に検出するようにしたので、標本１０の光軸方向で異なる位置を同時に測定することが可能となる。
【００５１】
上記の説明では、光束伝播制御手段としてハーフミラー７を用いたが、それに限られる訳でなく、他の手段を用いてもよい。例えば、図２に示すように、開口付き反射鏡２９をレンズ５による第１の照明光束の集光点に配置してもよい。図１に対して、光束伝播制御手段の配置位置を、結像レンズ６、２５と対物レンズ８との間から、レンズ５と結像レンズ６との間に変えている。また、第１の照明光路の結像レンズ６と第２の照明光路の結像レンズ２５とを、結像レンズ６に共通にしている。さらに、第２の照明光路の集光位置制御手段を、レンズ２４からレンズ２５に代え、図示しない移動機構によりレンズ２５を光軸方向に移動可能としている。
【００５２】
図２の第１実施例の変形例において、第１の照明光束はレンズ５で集光され、開口付き反射鏡２９の開口を通過して標本１０に入射する。標本１０からの信号光も開口付き反射鏡２９の開口を通過して、第１の光検出系へと入射する。
【００５３】
第２の照明光束は、レンズ２５で集光され、開口付き反射鏡２９に入射する。このとき、第２の照明光束の集光状態は、集光位置制御手段により第１の照明光束とは異なる集光状態になる。すなわち、開口付き反射鏡２９の位置では光束径が拡がっているので、その開口周辺の反射ミラー部で反射されて標本１０に入射する。標本１０からの信号光も同様に反射ミラー部で反射されて、第２の光検出系へと入射する。
【００５４】
図１の構成では、ハーフミラー７での光量損失を考えると、照明光が通過するときに光量が１／２になり、信号光が通過するときの１／２と合わせて、合計１／４に低下してしまう。一方、図２の構成では、第１の照明光束の略１００％が開口付き反射鏡２９を通過するが、第２の照明光束は一部が開口付き反射鏡２９の開口により損失が生じる。しかしながら、大部分の光束を利用することができ、光束の利用効率が向上するという利点がある。よって、図２の構成の方が、両方の照明光束について利用効率を高くできる。
【００５５】
なお、上記の説明では、レーザ１としてヘリウムネオンレーザの場合について説明したが、本発明はこれに限られる訳ではない。他のレーザ、例えばヘリウムカドミウムレーザ（波長４４１．６ｎｍ）やアルゴンイオンレーザ（波長４８８ｎｍ、４５７．９ｎｍ等）を用いてもよい。また、他のレーザ、例えば半導体レーザ等を用いてもよい。その場合、装置の小型化を図ることができる。
【００５６】
上記の説明では、第１のレーザ光源１と第２のレーザ光源２０とを別々に用意したが、それに限られる訳ではない。例えば、１つのレーザ光源からの照明光をハーフミラー等の手段により２つに分岐して、第１の照明光路及び第２の照明光路へと照明光を導く構成としてもよい。
【００５７】
上記の説明では、２つの照明光路により、光軸方向の異なる２箇所で標本１０の走査を行う場合について説明したが、これに限られる訳ではない。例えば、３つの照明光路を用いてもよい。
【００５８】
上記の説明では、光源１、２０からの照明光をファイバー２、２１に導入しているが、それに限られる訳ではなく、ファイバーを用いずに照明系を構成してもよい。その場合、ファイバーによる伝達損失がなくなり、照明光の利用効率が向上するという利点が有る。
【００５９】
上記の説明では、ピンホール１２、２７のピンホール径を、光源の波長等から決まるスポット径の１／２としたが、これに限られる訳ではなく、他の値にしてもよい。そのとき、スポット径を大きくすると、共焦点効果が減少する代わりに得られる光量が増え、スポット径を小さくすると、共焦点効果が増加する代わりに光量が減少する。
【００６０】
上記の説明では、光検出器１３、２８としてＰＤを用いる場合について説明したが、これに限られる訳ではない。他の素子、例えば光電子増倍管を用いてもよい。
【００６１】
上記の説明では、照明光の面内走査の手段として、対物レンズ８をアクチュエーター９により光軸と直交する方向に駆動する場合について説明したが、これに限られる訳ではない。他の手段、例えばガルバノメーターを用いてもよい。
【００６２】
上記の説明では、正立顕微鏡に適用した場合について説明したが、倒立顕微鏡に適用してもよい。
【００６３】
上記の説明では、図１、図２では、レンズ２５を単レンズで表しているが、これに限らず、貼り合せレンズや、複数のレンズから構成してもよい。また、複数のレンズからなるとき、全てを光軸方向に動かすのではなく、一部のレンズだけを光軸方向に動かす構成としてもよい。
【００６４】
また、上記例は共焦点光学系であるが、２光子励起を行う構成にしても良い。この場合、点線で示したように、レーザ１と２８としてパルスレーザを用いれば２光励起の走査型光学顕微鏡となる。この場合、ピンホール１２、２７は光路中に配置されていなくても良い。ただし、ピンホールを光路中に配置しておいた方が、ノイズ光を除去する点で好ましい。
【００６５】
〔第２実施例〕
図３は、本実施例に係る走査型光学顕微鏡を細胞標本の蛍光観察に適用した構成を示す図である。第１実施例と同一の部分には同一符号を付けてあり、基本的に説明を省略する。
【００６６】
第１の照明光路の構成を説明する。符号３１は第１のレーザ光源であり、例えばアルゴンイオンレーザ（波長４８８ｎｍ）を用いることができる。３２は光ファイバーであり、第１のレーザ光源３１からの照明光を伝達する。光ファイバー３２の光軸上に、コリメータレンズ３３、ハーフミラー３４が順に配置される。ハーフミラー３４で分岐された光路上に、ミラー３５、ダイクロイックミラー３６、レンズ３７、レンズ３８が順に配置される。
【００６７】
光ファイバー３２の射出面にコリメータレンズ３３の焦点位置が一致するように、コリメータレンズ３３を配置する。ハーフミラー３４は、光源波長において透過と反射の比率が１対１になるような特性を有する。ミラー３５は光軸に対して４５°の傾きを有して配置され、光軸を９０°折り曲げる。ダイクロイックミラー３６は、光源波長４８８ｎｍを透過し、標本１０で発生する蛍光を反射する波長特性を有する。用いる蛍光色素により必要とされる波長特性が変わってくるが、例えば蛍光最大波長が５２０ｎｍであるＦＩＴＣ（Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｉｎ−ｉｓｏｔｈｉｏｃｙａｎａｔｅ）染色を行った場合には、４８８ｎｍを透過して、５２０ｎｍを反射する波長特性を有する。
【００６８】
レンズ３７の後側焦点とレンズ３８の前側焦点が一致するように、レンズ３７とレンズ３８を配置する。
【００６９】
次に、第２の照明光路の構成を説明する。この例では、第１のレーザ光源３１を共用する。光ファイバー３２の光軸上に、コリメータレンズ３３、ハーフミラー３４、ダイクロイックミラー５１、レンズ５２、レンズ５３、形状可変ミラー５４が順に配置される。
【００７０】
ダイクロイックミラー５１は、ダイクロイックミラー３６と同じ特性を有する。レンズ５３は、図示しない移動機構により光軸方向に移動可能になっている。
【００７１】
レンズ５２の後側焦点とレンズ５３の前側焦点が若干ずれるように、レンズ５２と結像レンズ５３を配置する。このずれ量をΔｚ、レンズ５２、レンズ５３、レンズ４３、結像レンズ５、対物レンズ８の組み合わせの光学的横倍率をβとすると、第２の照明光は、対物レンズ８の物体側焦点面からΔｚ／β² ずれた位置に集光する。
【００７２】
上記の第１の照明光路と第２の照明光路が交差する位置に、円板３９が各照明光路に対して４５°傾いた状態で配置される。
【００７３】
図４は、円板３９の説明図である。光学ガラスからなる円板３９には、楕円形状に穴が設けられた透過部４０が２箇所と、楕円形状にミラーコートが施された反射部４１が２箇所交互に形成されている。そして、円板３９は、図示しない円板回転機構により回転可能となっている。また、図示しない回転方向検出手段により、円板３９の回転方向が検出可能になっている。
【００７４】
走査光学系の構成を説明する。円板３９を透過した第１の照明光の光路上に、面内方向走査手段４２、レンズ４３、結像レンズ５、対物レンズ８、標本１０が順に配置される。面内方向走査手段４２は、２つのガルバノミラーが近接して配置されている。レンズ４３の後側焦点と結像レンズ５の前側焦点とが一致するように各々が配置される。対物レンズ８は、面内方向走査手段４２のガルバノミラーがレンズ４３及び結像レンズ５により投影される位置と、対物レンズ８の瞳位置とが一致するように配置される。
【００７５】
第１の光検出系は、ダイクロイックミラー３６で第１の照明光路から分岐された光路上に、集光レンズ４４、ピンホール４５、光検出器４６の順で配置されて構成される。
【００７６】
ピンホール４５は、光ファイバー３２の射出端と共役な位置に配置されている。そして、そのピンホール径は、蛍光最大波長及び集光レンズ４４の焦点距離、光束径から決まるスポット径と同じ値となっている。光検出器４６は光電子増倍管を用いる。
【００７７】
第２の光検出系は、ダイクロイックミラー５１で第２の照明光路から分岐された光路上に、集光レンズ５５、ピンホール５６、光検出器５７の順で配置されて構成される。ピンホール５６は、ピンホール４５と同じものを用い、光検出器５７は光検出器４６と同じものを用いる。
【００７８】
第１の照明光を、進行方向に沿って説明する。第１のレーザ光源３１からの照明光は光ファイバー３２から射出され、コリメータレンズ３３に入射して平行光束にされる。ハーフミラー３４を反射した照明光は、ミラー３５で光路を折り曲げられ、ダイクロイックミラー３６を透過する。そして、レンズ３７で集光され、レンズ３８により再び平行光束に変換され、光束伝播制御手段である円板３９に入射する。円板３９の透過部４０を透過した照明光は面内方向走査手段４２に入射し、レンズ４３、結像レンズ５を通って対物レンズ８に入射し、対物レンズ８の物体側焦点面上に集光される。
【００７９】
標本１０で発生した蛍光は、対物レンズ８、レンズ５、レンズ４３、面内方向走査手段４２、円板３９の透過部４０、レンズ３８、レンズ３７を順に通り、ダイクロイックミラー３６で反射され、第１の光検出光学系へ導かれる。集光レンズ４４で集光された光束の中、ピンホール４５を透過した光量を光検出器４６で検出する。光ファイバー３２の射出面と対物レンズ８の集光点、ピンホール４５が共役になっており、共焦点効果により、標本１０の情報を高分解能で測定することができる。
【００８０】
円板３９を第１の照明光が透過しているときには、第２の照明光もその透過部４０を透過する。この場合、第２の照明光の進行方向は変化しないので、走査光学系に入射しない。したがって、標本１０には第１の照明光のみが照射されており、第２の照明光は標本１０に入射しない。
【００８１】
第２の照明光を、その進行方向に沿って説明する。ハーフミラー３４を透過した照明光は、ダイクロイックミラー５１を透過して、レンズ５２で集光され、レンズ５３を通る。その際、レンズ５２の後側焦点とレンズ５３の前側焦点とのずれ量Δｚに応じて、平行光束からずれた光束が形成される。この光束は、形状可変ミラー５４に入射して光路を折り曲げられ、円板３９に入射する。
【００８２】
円板３９の反射部４１で反射された照明光は、第１の照明光と同様の光路をたどり、標本１０に入射する。
【００８３】
レンズ５３の光軸方向の移動によって収束状態が平行からずれた光束が対物レンズ８に入射すると、対物レンズ８の物体側焦点面とは異なる位置に集光する。対物レンズ８は、平行光束が入射した場合を想定して光学性能を最適化している。そのため、このような場合は収差が増大してしまう。そこで、予めレンズ５３の移動量に応じて発生する収差量を、レンズデータからシミュレーションを行っておく。そして、それを補正するような形状変化を形状可変ミラー５４に与える。
【００８４】
標本１０で発生した蛍光は、対物レンズ８、レンズ５、レンズ４３、面内方向走査手段４２を順に通り、円板３９に到達する。そして、蛍光は円板３９の反射部４１と形状可変ミラー５４とで反射され、レンズ５３、レンズ５３を通り、ダイクロイックミラー５１で反射され、第２の光検出光学系へ導かれる。集光レンズ５５で集光された光束のうち、ピンホール５６を透過した光量を光検出器５７で検出する。光ファイバー３２の射出面と対物レンズ８の集光点、ピンホール５６が共役になっており、共焦点効果により、標本１０を高分解能で観察することができる。
【００８５】
この実施例においては、以下の手順で観察を行う。まず、円板３９の回転方向を制御し、第１の照明光が標本１０に入射する状態に位置決めする。その状態で面内方向走査手段４２の片方のガルバノミラーを走査して、主走査を行い、それが完了したら、他方のガルバノミラーを制御して副走査を行う。次に、円板３９を回転させて、第２の照明光が標本１０に入射する状態にする。その状態で主走査を行い、それが完了したら、他方のガルバノミラーを制御して副走査を行う。同様に、照明光束を切り替えながら主走査と副走査を繰り返すことにより、異なる光軸方向位置の標本面を高速に観察することができる。
【００８６】
本実施例では、標本１０からの微弱な蛍光を検出するために、検出光量を優先してピンホール４５、５６のピンホール径を大きくした。このとき、光束伝播制御手段としてハーフミラーを用いた場合には、第１の照明光と第２の照明光との集光位置が近接すると、お互いの光が他方のピンホールに与える影響が大きくなってくる。本実施例では、光束伝播制御手段として、円板３９に透過部４０と反射部４１を設けたものを用いたので、第１の照明光と第２の照明光とを完全に分離することができる。
【００８７】
上記説明では、第１の照明光路と第２の照明光路とで、レーザ光源３１を共用したが、個々に別のレーザを用いる構成にしてもよい。そのとき、第１のレーザ光源と第２のレーザ光源を異なる波長のものを用いてもよい。例えば、第１のレーザ光源を波長４８８ｎｍとし、第２のレーザ光源を５４３．５ｎｍとすれば、ＦＩＴＣとＴＲＩＴＣ（Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｒｈｏｄａｍｉｎｅ−ｉｓｏｔｈｙｏｃｙａｎａｔｅ：蛍光最大波長５７２ｎｍ）の多重染色に対応することができる。その場合には、それぞれの蛍光色素に対応した波長特性を持つダイクロイックミラーに交換し、同時にピンホール径も蛍光波長に対応して変更すればよい。
【００８８】
上記説明では、面内方向走査手段４２の主走査に同期して円板３９を回転させて位置決めした。しかしながら、これに限らず、例えば、円板３９を一定の角速度で回転させて、回転方向検出手段により円板３９の方向を検出し、それと同期して面内方向走査手段４２を、透過部４０と反射部４１とでそれぞれ１回ずつ主走査を行うように制御するようにしてもよい。円板３９が、間欠動作ではなく、定常的に回転運動を行うので、光学系に与える振動の影響を軽減できる。
【００８９】
上記説明では、光束伝播制御手段として円板３９に透過部４０と反射部４１を設けたものを用いた。しかし、他の手段、例えば図５に示すように、長方形の板状部材５８に透過部４０と反射部４１を設け、全体を面内方向に直線的に往復移動可能としたものを用いてもよい。あるいは、透過モードと反射モードを電気的に切り替え可能な液晶素子を用いてもよい。
【００９０】
〔第３実施例〕
図６は、本実施例に係る走査型光学顕微鏡の構成を示す図である。第２実施例と同一の部分には同一符号を付けてあり、基本的に説明を省略する。
【００９１】
第１の照明光学系の構成について説明する。図６の符号３１はレーザ光源であり、３２は光ファイバーである。光ファイバー３２の光軸上にコリメータレンズ３３、ハーフミラー３４、レンズ６１、ミラー６２が順に配置される。ミラー６２で折り曲げられた光路上にレンズ６３が配置される。
【００９２】
第２の照明光学系の構成について説明する。符号７０は第２のレーザ光源であり、例えばヘリウムネオンレーザ（波長５４３. ５ｎｍ）を用いる。７２は光ファイバーであり、光ファイバー７２の光軸上にコリメータレンズ７２、ハーフミラー７３、液晶変調素子７４、レンズ７５、レンズ６３が順に配置されている。レンズ７５の後側焦点とレンズ６３の前側焦点とは一定量ずれて配置される。レンズ７５は集光位置制御手段であり、図示しない移動機構により光軸方向に移動可能となっている。
【００９３】
第１の照明光路と第２の照明光路が交差する個所にはアコーストオプティック・チューナブルフィルター６４（以下、ＡＯＴＦと略す。）が配置される。
【００９４】
ＡＯＴＦは、例えば二酸化テルル等の光学結晶に圧電素子を貼り付け、圧電素子の電極に高周波数を印加することで、印加周波数に対応した波長の光を選択的に回折するものである。ＡＯＴＦ６４は、印加周波数の切り替えにより、選択的に第１のレーザ光源３１と第２のレーザ光源７０のどちらか一方からの光束を透過させる。
【００９５】
走査光学系であるガルバノスキャナー４２から対物レンズ８の構成は、第２実施例と基本的に同一であるため省略する。
【００９６】
第１の光検出系は、ハーフミラー３４により第１の照明光路から分岐された光路上に、集光レンズ４４、ピンホール４５、光検出器４６の順で配置されて構成される。
【００９７】
第２の光検出系は、ハーフミラー７３により第２の照明光路から分岐された光路上に、集光レンズ７６、ピンホール７７、光検出器７８が配置されて構成される。ピンホール７７は、光ファイバー７１の射出面と共役な位置に置かれ、そのピンホール径は、光源波長、集光レンズ７６の焦点距離、光束径から決まるスポット径と同じ値とする。
【００９８】
第１の照明光路を、進行方向に沿って説明する。第１のレーザ光源３１からの光は光ファイバー３２から射出され、コリメータレンズ３３に入射して平行光束にされる。ハーフミラー３４を透過した照明光はレンズ６２で集光され、ミラー６２で光路を折り曲げられ、レンズ６３で平行光束にされて、ＡＯＴＦ６４に入射する。ＡＯＴＦ６４に第１の照明光束を透過する印加周波数が付与されているとき、第１の照明光束はＡＯＦＴ６４により回折されて、面内方向走査手段４２に入射する。レンズ４３、結像レンズ５、対物レンズ８と順に通った照明光は、対物レンズ８の物体側焦点面に集光する。標本１０からの戻り光は、逆向きに伝播し、ＡＯＴＦ６４で回折され、ハーフミラー３４により第１の光検出系に導かれる。
【００９９】
第２の照明光路を、進行方向に沿って説明する。第２のレーザ光源７０からの光は光ファイバー７１から射出され、コリメータレンズ７２に入射して平行光束にされる。ハーフミラー７３を透過した照明光は液晶変調素子７４に入射し、レンズ７５で集光され、レンズ６３により集光状態が平行光束からずれた光束に変換され、ＡＯＴＦ６４に入射する。
【０１００】
第２実施例で説明したように、平行光束から集光状態がずれた光束が対物レンズ８に入射するときに収差が発生する。その収差を打ち消す波面変調作用を液晶変調素子７４に与える。集光状態からのずれ量と、対物レンズ８を通過した標本位置での集光位置のずれの関係については、すでに説明したので省略する。
【０１０１】
第２の照明光束を透過する印加周波数がＡＯＴＦ６４に付与されているとき、第２の照明光束はＡＯＦＴ６４により回折されて、面内方向走査手段４２に入射する。レンズ４３、結像レンズ５、対物レンズ８と順に通った照明光は、対物レンズ８の物体側焦点面からずれた位置に集光する。標本１０からの戻り光は、逆向きに伝播し、ＡＯＴＦ６４で回折され、ハーフミラー７３により第２の光検出系に導かれる。
【０１０２】
この実施例においては、以下の手順で観察を行う。面内方向走査手段４２により、主走査、副走査を行い、主走査に同期してＡＯＴＦ６４への印加周波数を変化させる。ある主走査を行うときに、ＡＯＴＦ６４に与える印加周波数を、第１の照明光が透過する値に設定する。その主走査が終わり、次の主走査を行うときには、ＡＯＴＦ６４に与える印加周波数を第２の照明光が透過する値に設定する。同様に照明光束を切り替えながら走査することにより、異なる光軸方向位置の標本面を高速に観察することができる。
【０１０３】
本実施例の発明によれば、光束伝播制御手段としてＡＯＴＦ６４を用いているので、光源波長の変更に容易に対応できるという利点がある。また、標本１０に入射する照明光束の切り替えに機械的手段を用いないので、高速に切り替えができるという利点がある。
【０１０４】
上記の説明では、光束伝播制御手段としてＡＯＴＦ６４を用いたが、これに限られる訳でなく、他の手段、例えばダイクロイックミラーを用いてもよい。図７に示すような構成とし、第１のレーザ光源３１からの光束は通過し、第２のレーザ光源７０からの光束を反射する特性を持つダイクロイックミラー７９を配置すればよい。なお、図７では、図６と同一の部分には同一符号を付けて説明を省略した。その場合、異なる波長での異なる位置の標本観察を同時に行うことができるという利点がある。
【０１０５】
また、以上では、反射光観察を行う場合について説明したが、蛍光観察に適用することもできる。その場合、ハーフミラー３４、７３を、それぞれの光源波長と蛍光波長から必要とされる特性のダイクロイックミラーに交換し、ピンホール４５、７７の径を蛍光波長に対応して変更すればよい。
【０１０６】
〔第４実施例〕
図８は、本実施例に係る走査型光学顕微鏡の構成を示す図である。第３実施例と同一の部分には同一符号を付けてあり、基本的に説明を省略する。
【０１０７】
第１の照明光路の構成について説明する。符号８１はレーザ光源であり、例えば半導体レーザ（波長６５０ｎｍ）を用いることができる。８２は光ファイバーであり、光ファイバー８２の光軸上にコリメータレンズ８３、ハーフミラー８４、レンズ８５の順に配置される。
【０１０８】
第２の照明光路の構成について説明する。符号９１は第２のレーザ光源であり、例えば半導体レーザ（波長６５０ｎｍ）を用いることができる。９２は光ファイバーであり、光ファイバー９２の光軸上にコリメータレンズ９３、ハーフミラー９４、液晶変調素子９５、レンズ９６が順に配置される。レンズ９６は、図示しない移動機構により光軸方向に移動可能となっている。
【０１０９】
第１の照明光路と第２の照明光路が交差する個所に、ハーフミラー８６が配置される。ハーフミラー８６は光源の波長６５０ｎｍにおいて、透過と反射の比率が１：１になるような特性を有する。
【０１１０】
第１の光検出系は、第１の照明光路からハーフミラー８４で分岐された光路上に、集光レンズ８８、ピンホール８９、光検出器９０が順に配置されて構成される。ピンホール８９は光ファイバー８２の射出面と共役な位置に配置されている。そのピンホール径は、第１のレーザ光源８１の波長と、集光レンズ８８の焦点距離と光束径から決まるスポット径の１／２の値とする。光検出器９０はフォトディテクターを用いる。
【０１１１】
第２の光検出系は、第２の照明光路からハーフミラー９４で分岐された光路上に、集光レンズ９７、ピンホール９８、光検出器９９が順に配置されて構成される。ピンホール９８は光ファイバー９２の射出面と共役な位置に配置され、そのピンホール径はピンホール８９と同じ値とする。光検出器９９は光検出器９０と同じものを用いる。
【０１１２】
第１のレーザ光源８１及び第２のレーザ光源９１には、点灯制御手段であるコントローラー１００が繋がれており、各々の光源の点灯・消灯を制御することができる。
【０１１３】
第１の照明光路を、その進行方向に沿って説明する。第１のレーザ光源８１からの光は光ファイバー８２から射出され、コリメータレンズ８３に入射して平行光束にされる。ハーフミラー８４を透過した照明光はレンズ８５で集光され、ハーフミラー８６を透過して、レンズ８７で平行光束にされて、面内方向走査手段４２に入射する。レンズ４３、結像レンズ５、対物レンズ８と順に通った照明光は、対物レンズ８の物体側焦点面に集光する。標本１０からの戻り光は、逆向きに伝播し、ハーフミラー８６を透過して、ハーフミラー８４により第１の光検出系に導かれ、集光レンズ８８、ピンホール８９を通り、光検出器９０で検出される。
【０１１４】
第２の照明光路を、進行方向に沿って説明する。第２のレーザ光源９１からの光は光ファイバー９２から射出され、コリメータレンズ９３に入射して平行光束にされる。ハーフミラー９４を透過した照明光は液晶変調素子９５に入射し、レンズ９６で集光され、ハーフミラー８６で反射される。そして、レンズ８７により集光状態が平行光束からずれた光束に変換され、面内方向走査手段４２に入射する。レンズ４３、結像レンズ５、対物レンズ８と順に通った照明光は、対物レンズ８の物体側焦点面からずれた位置に集光する。標本１０からの戻り光は、逆向きに伝播し、ハーフミラー８６で反射され、ハーフミラー９４により第２の光検出系に導かれる。そして、集光レンズ９７、ピンホール９８を通り、光検出器９９で検出される。
【０１１５】
第２実施例で説明したように、平行光束から集光状態がずれた光束が対物レンズ８に入射するときに収差が発生する。その収差を打ち消す波面変調作用を液晶変調素子７４に与える。集光状態からのずれ量と、対物レンズ８を通過した標本位置での集光位置のずれの関係については、すでに説明したので省略する。
【０１１６】
この実施例においては、以下の手順で観察を行う。面内方向走査手段４２により、主走査、副走査を行い、主走査に同期して、コントローラー１００により第１のレーザ光源８１と第２のレーザ光源９１との点灯・消灯を切り替える。ある主走査のときに、コントローラー１００からの信号により、第１のレーザ光源８１を点灯し、第２のレーザ光源９１を消灯する。その主走査が終わり、次の主走査を行うときには、第２のレーザ光源９１だけを点灯した状態で主走査を行う。同様に照明光束を切り替えながら走査することにより、異なる光軸方向位置の標本面を高速に観察することができる。
【０１１７】
本実施例では、ある時間領域で標本に入射される照明光束が１つだけなので、観察面が近接した場合にも、他の照明光束の影響を受けないという利点がある。
【０１１８】
上記説明では、照明光路が２つの場合について説明したが、それよりも多い場合についても適用できる。例えば、照明光路が４つある場合、コントローラー１００により、４つの光源を順番に点灯して行けばよい。また、照明光束の対物レンズ８を通過した後の集光位置が、光軸方向のＺ₁ 、Ｚ₂ 、Ｚ₃ 、Ｚ₄ にあるときに、ある主走査を行うときは、Ｚ₁ とＺ₃ を点灯して残りを消灯し、次の主走査を行うときに、Ｚ₂ とＺ₄ を点灯して残りを消灯することにすれば、４つの光源を順番に点灯する場合に比べて観察時間を半分にしつつ、隣り合う照明光束は消灯しているので、隣接する照明光束からの影響を避けることができる。
上記説明では、ある時間領域で標本１０に入射される照明光束が１つだけになるように、レーザ光源８１、９１に与える制御をオン・オフ制御とした。しかしながら、これに限られる訳でなく、他の手段、例えばレーザ光源８１とレーザ光源９１の光量に、異なる周波数で変調を与えてもよい。このとき、光検出器９０、９９からの信号の中、それぞれの照明光束の変調周波数に対応した周波数成分を検出することにより、バックグラウンドノイズや、他の照明光束からの影響が除去でき、高いＳ／Ｎ比での観察が可能になる。
【０１１９】
あるいは、レーザ光源８１とレーザ光源９１に変調周波数が同一で、かつ、位相がずれた強度変調を与えてもよい。同様に、高いＳ／Ｎ比での観察が可能になる。
【０１２０】
上記説明では、反射光観察の場合について説明したが、蛍光観察に適用してもよい。その場合、ハーフミラー８４、９４をダイクロイックミラーに交換し、ピンホール８９、９８を蛍光波長に対応したピンホール径に交換すればよい。
【０１２１】
上記説明では、２つの光源８１、９１の波長が同一の場合について説明したが、波長が異なる場合に適用してもよい。
【０１２２】
以上の本発明の走査型光学顕微鏡は、例えば次のように構成することができる。
【０１２３】
〔１〕 複数の照明光路と、
異なる照明光路の交差する個所に配置され、光束の伝播を制御する光束伝播制御手段と、
照明光束を標本に照射するための対物レンズと、
照明光を面内方向に走査する面内方向走査手段と、
少なくとも１つの照明光路に設けられ、その照明光路の照明光束の対物レンズを通過後の集光位置を、他の照明光束の集光位置に対して光軸方向に調節可能な集光位置制御手段と、
複数の照明光路のそれぞれに配置され、標本からの戻り光を照明光路から分岐する光路分岐手段と、
それぞれの光路分岐手段で分岐された標本からの戻り光を検出する複数の光検出系と、
を有することを特徴とする走査型光学顕微鏡。
【０１２４】
〔２〕 上記１において、走査型光学顕微鏡が共焦点顕微鏡であることを特徴とする走査型光学顕微鏡。
【０１２５】
〔３〕 上記２において、複数の照明光路の照明光の波長が同一であることを特徴とする走査型光学顕微鏡。
【０１２６】
〔４〕 上記３において、各照明光路からの照明光束が標本に入射する光量を時間的に変化させるようにしたことを特徴とする走査型光学顕微鏡。
【０１２７】
〔５〕 上記４において、時間領域毎に選択した照明光束を標本に照射させるようにしたことを特徴とする走査型光学顕微鏡。
【０１２８】
〔６〕 上記５において、光束伝播制御手段が、時間的に反射と透過を切り替えるものであることを特徴とする走査型光学顕微鏡。
【０１２９】
〔７〕 上記１において、光束伝播制御手段は板状部材に透過部と反射部を設けられており、それを空間的に移動させることにより光束の伝播を制御することを特徴とする走査型光学顕微鏡。
【０１３０】
〔８〕 上記７において、板状部材がその面内方向に移動可能に構成されていることを特徴とする走査型光学顕微鏡。
【０１３１】
〔９〕 上記７において、板状部材が円板形状であり、その中心を軸として回転可能に構成されていることを特徴とする走査型光学顕微鏡。
【０１３２】
〔１０〕 上記６において、光束伝播制御手段が透過モードと反射モードの両方を有し、かつ、電気的制御によりその両者を切り替えることができる液晶素子であることを特徴とする走査型光学顕微鏡。
【０１３３】
〔１１〕 上記１において、各照明光路の光源には、点灯制御手段を有しており、各照明光路の光源を一定周期で点灯・消灯させ、ある時間領域で対物レンズにより集光した各照明光束の集光位置が隣接する照明光束間で同時に点灯しないように、各照明光路の光源を点灯制御することを特徴とする走査型光学顕微鏡。
【０１３４】
〔１２〕 上記１１において、点灯制御手段により、各時間領域毎にある１つの照明光路の光源だけを点灯させることを特徴とする走査型光学顕微鏡。
【０１３５】
〔１３〕 上記５において、面内方向走査手段が主走査手段と副走査手段とからなり、主走査に同期して照明光束の選択を変更することを特徴とする走査型光学顕微鏡。
【０１３６】
〔１４〕 上記４において、各照明光路の照明光束の光量に周波数変調を与え、各光検出系において対応する照明光束の変調周波数に対応する成分を検出するようにすることを特徴とする走査型光学顕微鏡。
【０１３７】
〔１５〕 上記１４において、各照明光束に与える変調周波数が同一で、その位相をずらしたことを特徴とする走査型光学顕微鏡。
【０１３８】
〔１６〕 上記１４において、各照明光束毎に与える変調周波数が異なることを特徴とする走査型光学顕微鏡。
【０１３９】
〔１７〕 上記３において、光束伝播制御手段が開口付き反射鏡であることを特徴とする走査型光学顕微鏡。
【０１４０】
〔１８〕 上記２において、複数の照明光路の照明光束の波長が異なることを特徴とする走査型光学顕微鏡。
【０１４１】
〔１９〕 上記１８において、光束伝播制御手段により時間領域毎に選択した照明光束を標本に照射させ、その光束伝播制御手段にアコーストオプティック・チューナブルフィルターを用いることを特徴とする走査型光学顕微鏡。
【０１４２】
〔２０〕 上記１８において、光束伝播制御手段が光学フィルターであり、光学フィルターが各照明光路からの照明光束を対物レンズへと導き、標本からの信号光をそれぞれの照明光路へと導く波長特性を有することを特徴とする走査型光学顕微鏡。
【０１４３】
〔２１〕 上記１８において、各照明光路からの照明光束が標本に入射する光量を時間的に変化させることを特徴とする走査型光学顕微鏡。
【０１４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、標本の光軸方向に異なる位置の迅速な観察を可能とする走査型光学顕微鏡を提供することができる。また、光軸方向に近接した個所を観察する際に、他の観察個所からの光が光検出系に影響を与えない走査型光学顕微鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る走査型光学顕微鏡の構成を示す図である。
【図２】第１実施例の変形例に係る走査型光学顕微鏡の構成を示す図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る走査型光学顕微鏡の構成を示す図である。
【図４】図３の第２実施例に用いる円板の平面図である。
【図５】第２実施例にの変形例に用いる光束伝播制御手段としての板状部材の平面図である。
【図６】本発明の第３実施例に係る走査型光学顕微鏡の構成を示す図である。
【図７】第３実施例の変形例に係る走査型光学顕微鏡の構成を示す図である。
【図８】本発明の第４実施例に係る走査型光学顕微鏡の構成を示す図である。
【符号の説明】
１…第１のレーザ光源
２…光ファイバー
３…コリメータレンズ
４…ハーフミラー
５…レンズ
６…結像レンズ
７…ハーフミラー
８…対物レンズ
９…アクチュエータ
１０…標本
１１…集光レンズ
１２…ピンホール
１３…光検出器
２０…第２のレーザ光源
２１…光ファイバー
２２…コリメータレンズ
２３…ハーフミラー
２４…レンズ
２５…結像レンズ
２６…集光レンズ
２７…ピンホール
２８…光検出器
２９…開口付き反射鏡
３１…レーザ光源
３２…光ファイバー
３３…コリメータレンズ
３４…ハーフミラー
３５…ミラー
３６…ダイクロイックミラー
３７…レンズ
３８…レンズ
３９…円板
４０…透過部
４１…反射部
４２…面内方向走査手段
４３…レンズ
４４…集光レンズ
４５…ピンホール
４６…光検出器
５１…ダイクロイックミラー
５２…レンズ
５３…レンズ
５４…形状可変ミラー
５５…集光レンズ
５６…ピンホール
５７…光検出器
５８…板状部材
６１…レンズ
６２…ミラー
６３…レンズ
６４…ＡＯＴＦ
７０…レーザ光源
７１…光ファイバー
７２…コリメータレンズ
７３…ハーフミラー
７４…液晶変調素子
７５…レンズ
７６…集光レンズ
７７…ピンホール
７８…光検出器
７９…ダイクロイックミラー
８１…第１のレーザ光源
８２…光ファイバー
８３…コリメータレンズ
８４…ハーフミラー
８５…レンズ
８６…ハーフミラー
８７…レンズ
８８…集光レンズ
８９…ピンホール
９０…光検出器
９１…第２のレーザ光源
９２…光ファイバー
９３…コリメータレンズ
９４…ハーフミラー
９５…液晶変調素子
９６…レンズ
９７…集光レンズ
９８…ピンホール
９９…光検出器
１００…コントローラー

Claims (2)

1. 少なくとも１つの光源と、
   光路合流部を介して前記光源からの照明光を対物レンズが配置された共通光路に導く複数の照明光路と、
   前記対物レンズから射出する照明光を面内方向に走査する面内走査手段と、
   前記複数の照明光路のうち少なくとも１つの照明光路に設けられ、当該照明光路の照明光束が前記対物レンズを通過後に集光する位置を、他の照明光路の照明光束の集光位置と異なるように光軸方向に調節可能な集光位置制御手段と、
   前記複数の照明光路にそれぞれ配置された複数の光路分岐手段と、
   前記光路合流部を介して標本から戻った光であって、前記複数の光路分岐手段により分岐された標本からの戻り光を検出する複数の光検出手段と、
   を具備することを特徴とする走査型光学顕微鏡。
2. 前記光路合流部に配置され、前記複数の照明光路から前記共通光路に導く照明光を選択的に切り換える光束伝播制御手段を備えることを特徴とする請求項１記載の走査型光学顕微鏡。

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