JP4812179B2 - レーザ顕微鏡 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、標本からの光、特に蛍光の分光データを取得する分光ユニットを有するレーザ顕微鏡に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、対物レンズを介して標本上にレーザ光を集光させるとともに、標本からの、例えば蛍光を光ファイバで接続された分光ユニットに取り込んで蛍光の分光データを取得するようなレーザ顕微鏡が知られている。
【０００３】
この種のレーザ顕微鏡として、特開平５−１４２１４４号および特開２０００−５６２４４号に開示されるものがあり、このうち特開２０００−５６２４４号には、複数の波長を発振するレーザ光源ユニットとともに、レーザ光源からの光を反射し標本からの蛍光を透過するダイクロイックビームスプリッタ、ＸＹ光スキャナ、共焦点ピンホール、光検出器などから構成される走査装置および光ファイバで接続される回折格子などの分光ユニットを有し、レーザ光源ユニットからのレーザ光を走査装置を介して標本に２次元走査しながら照射するとともに、標本からの蛍光を走査装置のダイクロイックビームスプリッタより光ファイバを介して分光ユニットに取り込み、各走査ピクセル毎に分光データを蓄積して画像上で全ての走査ピクセルの分光データを取得するようなレーザ走査顕微鏡が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなレーザ走査顕微鏡では、蛍光色素の違いによって標本に使用するレーザ波長が異なるため、走査装置に用いられるダイクロイックビームスプリッタは、観察標本からの蛍光の種類や使用するレーザ波長に合わせて複数用意しておき、観察条件に応じて光路中に切換えて使用するようにしている。
【０００５】
ところが、複数のダイクロイックビームスプリッタを光路中に切換えて使用すると、各ダイクロイックビームスプリッタの角度誤差などにより光ファイバの端面に結像される蛍光の位置がずれてしまうことがある。例えば、ダイクロイックビームスプリッタを他のものと切換えたことで、ダイクロイックビームスプリッタの角度が２’が変化したとすると、光ファイバに結像するレンズの焦点距離を２００ｍｍとして、２００＊ｔａｎ（２‘＊２）＝０．２３３ｍｍのずれを生じることになる。
【０００６】
このことは、光ファイバのコア径を１００μｍとすると、蛍光の中心位置のずれにより光ファイバ端面に全ての蛍光が入射されないことがあり、入射されるべき蛍光の多くが失われ、分光データの取得に支障をきたすおそれが生じる。
【０００７】
そこで、光ファイバのコア径を１ｍｍ程度まで大きくして蛍光の中心位置にずれが生じても、全ての蛍光が入射できるようにして、蛍光の損失を抑えるようにすることが考えられている。
【０００８】
ところが、このような径の大きな光ファイバを使用すると、分光ユニット側に出射される光の面積が大きくなるため、通常、分光器の入射光路に挿入される入射スリットによる光量損失が大きくなり、この場合も分光データの取得に支障をきたすおそれが生じる。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、光量損失を最小限にして安定した分光データを取得できるレーザ顕微鏡を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明に従ったレーザ顕微鏡は、レーザ光を発生するレーザ光源と、標本へ照射される前記レーザ光源からのレーザ光と前記標本からの光とを分離する特性を有し、光路に対して選択的に切換え可能な種類の異なる複数の光路分割手段と、選択された前記光路分割手段で分離した前記標本からの光を結像する集光レンズと、前記標本からの光を基に分光データを取得する分光ユニットと、前記集光レンズの結像位置に入射端面が配置され前記標本からの光を前記分光ユニットに導く光ファイバと、前記集光レンズの光軸に対し直交する面で前記光ファイバの前記入射端面を移動可能な移動手段と、前記光路分割手段の切換えに応じてずれる前記集光レンズの結像位置に対して、前記光ファイバの前記入射端面の中心位置を一致させるために前記移動手段を制御する制御手段と、を具備したことを特徴としている。
【００１１】
請求項２記載の発明に従ったレーザ顕微鏡は、請求項１記載のレーザ顕微鏡において、前記光ファイバの前記入射端面の直前で且つ前記標本と共役な位置に、共焦点ピンホールが前記入射端面の中心位置と中心位置が一致するよう配置され、前記移動手段は、前記光路分割手段の切換えに応じてずれる前記集光レンズの結像位置に対して、前記光ファイバの前記入射端面の前記中心位置と前記共焦点ピンホールの前記中心位置とを一致させるために前記光ファイバの前記入射端面と前記共焦点ピンホールと一体に移動させる、ことを特徴としている。
【００１２】
請求項３記載の発明に従ったレーザ顕微鏡は、レーザ光を発生するレーザ光源と、標本へ照射される前記レーザ光源からのレーザ光と前記標本からの光とを分離する特性を有し、光路に対して選択的に切換え可能な種類の異なる複数の光路分割手段と、選択された前記光路分割手段で分離した前記標本からの光を結像する集光レンズと、前記標本からの光を基に分光データを取得する分光ユニットと、前記集光レンズの結像位置に入射端面が配置され前記標本からの光を前記分光ユニットに導く光ファイバと、前記集光レンズによる前記標本からの光の結像位置を、前記光ファイバの入射端面に対して移動可能にする移動手段と、前記光路分割手段の切換えに応じてずれる前記集光レンズの結像位置を前記光ファイバの前記入射端面の中心位置に一致させるために前記移動手段を制御する制御手段と、を具備したことを特徴としている。
【００１３】
請求項４記載の発明に従ったレーザ顕微鏡は、請求項３記載のレーザ顕微鏡において、前記移動手段は、前記集光レンズを移動させることにより、前記集光レンズによる前記標本からの光の結像位置を前記光ファイバの前記入射端面に対して移動させる、ことを特徴としている。
【００１４】
請求項５記載の発明に従ったレーザ顕微鏡は、請求項１乃至４のいずれか１項記載のレーザ顕微鏡において、前記制御手段は、前記光路分割手段の切換えに応じてずれる前記集光レンズの結像位置と前記光ファイバの前記入射端面の中心位置を一致させるための補正情報を予め記憶し、この補正情報に基づいて前記光路分割手段の切換えに応じて前記移動手段を制御する、ことを特徴としている。
【００１５】
請求項６記載の発明に従ったレーザ顕微鏡は、請求項１乃至４のいずれか１項記載のレーザ顕微鏡において、前記光ファイバは、前記光ファイバの前記入射端面に入射する光の開口数ＮＡと波長λとにより決まる回析径（１．２２＊λ／ＮＡ）と概略同一、又は前記回析径より小さいコア径を有する、ことを特徴とする。
請求項７記載の発明に従ったレーザ顕微鏡は、請求項１乃至４のいずれか１項記載のレーザ顕微鏡において、前記光ファイバは、シングルモードファイバである、ことを特徴としている。
【００１６】
この結果、本発明によれば、標本からの光の集光位置を、常に光ファイバの端面の中心に一致させることができる。
【００１７】
また、本発明によれば、標本からの光の集光位置に対する光ファイバの端面および共焦点ピンホールのそれぞれの中心の位置合わせを共通の移動手段により一度に制御できる。
【００１８】
さらに、本発明によれば、光軸方向の共焦点効果を得ることができるので、共焦点での分光データを取得できる。
【００１９】
さらにまた、通常分光ユニット側で用いているスリットなどによる光の規制が必要でなくなり、分光ユニットでの光の利用効率を高めることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明が適用されるレーザ顕微鏡の概略構成を示している。図において、１はレーザユニットで、このレーザユニット１は、レーザ光源として、４８８ｎｍの波長を発振するＡｒレーザ２と５４３ｎｍの波長を発振するグリーンヘリウムネオンレーザ（ＨｅＮｅ−Ｇ）３を有し、これらＡｒレーザ２とグリーンヘリウムネオンレーザ３の前方には、それぞれのレーザ光路を結合して４８８ｎｍと５４３ｎｍの波長を合成するためのミラー４とダイクロイックミラー５が配置され、また、ダイクロイックミラー５により導かれたレーザ光路には、４８８ｎｍと５４３ｎｍの波長の選択を行う音響光学可変フィルタ（以下、ＡＯＴＦと称する。）６が配置されている。
【００２２】
レーザユニット１には、シングルモードファイバ７を介してスキャナユニット８が接続されている。スキャナユニット８は、シングルモードファイバ７の出射端にコリメートレンズ９が配置され、ＡＯＴＦ６からのレーザ光を平行光にするようにしている。また、コリメートレンズ９の平行光の光路には、光路分割手段である複数のビームスプリッタ１０ａ、１０ｂ、１０ｃを有するビームスプリッタユニット１０が配置されている。ここで、ビームスプリッタユニット１０は、回転ターレットからなるもので、波長全域にわたり反射２０％、透過８０％の特性を有するビームスプリッタ１０ａ、４８８ｎｍの波長を反射し、それ以外の波長を透過するビームスプリッタ１０ｂ、４８８ｎｍと５４３ｎｍの波長を反射し、それ以外の波長を透過するビームスプリッタ１０ｃがターレットの同心円上に配置され、これらビームスプリッタ１０ａ、１０ｂ、１０ｃのいずれかがモータ１０ｄの回転により光路上に切換え可能になっている。
【００２３】
ビームスプリッタユニット１０の反射光路上には、ＸＹ２次元走査ミラー１１が配置されている。そして、このＸＹ２次元走査ミラー１１で２次元走査されたレーザ光は、顕微鏡本体側の瞳投影レンズ１２、結像レンズ１３、対物レンズ１４を介して標本１５に結像される。標本１５から発生された蛍光は、レーザ光と逆な経路をたどって対物レンズ１４、結像レンズ１３、瞳投影レンズ１２、ＸＹ２次元走査ミラー１１を介してビームスプリッタユニット１０まで戻るようになっている。
【００２４】
一方、ビームスプリッタユニット１０の透過光路上には、反射ミラー１６が配置され、この反射ミラー１６の反射光路上には、反射部材ユニット１７、ダイクロイックミラーユニット２２、反射ミラー２３が配置されている。
【００２５】
ここで、反射部材ユニット１７は、回転ターレットからなるもので、光路分割手段として、全ての波長域を反射するミラー１７ａ、分光データを取得したい波長範囲のみを反射するダイクロイックミラー１７ｂ、全ての波長の光を透過させる平行板ガラス１７ｃがターレットの同心円上に配置され、これらミラー１７ａ、ダイクロイックミラー１７ｂ、平行板ガラス１７ｃのいずれかがモータ１７ｄの回転により光路上に切換え可能になっている。そして、この反射部材ユニット１７の反射光路上には、集光レンズ１８が配置され、この集光レンズ１８の結像位置には、移動手段として電動移動機構１９が配置されている。この電動移動機構１９は、分光ユニット２１から導出された光ファイバ２０の一端の端面２０ａの中心を集光レンズ１８による結像位置に常に位置させることができるように光ファイバ２０の端面２０ａをＸＹ方向に移動可能にしている。なお、この場合、光ファイバ２０の端面２０ａは、標本１５とほぼ共役な位置に配置されていることとする。
【００２６】
ダイクロイックミラーユニット２２は、回転ターレットからなるもので、全ての波長域を反射させる反射ミラー２２ａ、５６０ｎｍより短い波長を反射し、これより長い波長を透過する特性を有するダイクロイックミラー２２ｂ、全ての光を透過する平行板ガラス２２ｃがターレットの同心円上に配置され、これら反射ミラー２２ａ、ダイクロイックミラー２２ｂ、平行板ガラス２２ｃのいずれかがモータ２２ｄの回転により光路上に切換え可能になっている。そして、このダイクロイックミラーユニット２２の反射光路上には、共焦点レンズ２４ａ、共焦点ピンホール２５ａ、バリアフィルタ２６ａおよび光検出器２７ａが配置されている。
【００２７】
反射ミラー２３の反射光路には、共焦点レンズ２４ｂ、共焦点ピンホール２５ｂ、バリアフィルタ２６ｂおよび光検出器２７ｂが配置されている。
【００２８】
ビームスプリッタユニット１０のモータ１０ｄ、反射部材ユニット１７のモータ１７ｄおよび電動移動機構１９には、制御ユニット２８が接続されている。この制御ユニット２８は、ビームスプリッタユニット１０および反射部材ユニット１７での光路上への切換えを制御するとともに、集光レンズ１８による結像位置を光ファイバ２０の端面２０ａの中心に位置するように電動移動機構１９のＸＹ方向の移動を制御するものである。
【００２９】
なお、分光ユニット２１は、特に詳述しないが、分光データを取得できる構成になっており、例えば湾曲素子、微小ミラーアレイおよび検出器を用いたものや、入射スリット、回折格子およびＣＣＤなどのマルチチャンネル検出器を組み合わせたものなどがある。
【００３０】
次に、このように構成した実施の形態の動作を説明する。
【００３１】
まず、制御ユニット２８により、ビームスプリッタユニット１０のビームスプリッタ１０ａ、反射部材ユニット１７のミラー１７ａをそれぞれ光路上に切換え、レーザユニット１の４８８ｎｍの波長を発振するＡｒレーザ２と５４３ｎｍの波長を発振するグリーンヘリウムネオンレーザ３からのレーザ光により標本１５から発生する蛍光の分析データを取得する場合を説明する。
【００３２】
この場合、レーザユニット１のＡＯＴＦ６を介して出力される４８８ｎｍの波長と５４３ｎｍの波長のレーザ光は、シングルモードファイバ７を介してスキャナユニット８に導かれ、コリメートレンズ９で平行光になって、ビームスプリッタ１０ａで反射され、ＸＹ２次元走査ミラー１１で２次元走査され、瞳投影レンズ１２、結像レンズ１３、対物レンズ１４を介して標本１５に結像される。そして、標本１５から発生された蛍光は、レーザ光と逆な経路をたどって対物レンズ１４、結像レンズ１３、瞳投影レンズ１２、ＸＹ２次元走査ミラー１１を介してビームスプリッタ１０ａまで戻る。
【００３３】
ビームスプリッタ１０ａまで戻った蛍光は、このビームスプリッタ１０ａを透過し、反射ミラー１６で反射され、反射部材ユニット１７のミラー１７ａに入射される。そして、このミラー１７ａを反射し、集光レンズ１８を介して光ファイバ２０の端面２０ａに向けて結像される。
【００３４】
この場合、ビームスプリッタ１０ａおよびミラー１７ａの角度誤差などにより光ファイバ２０の端面２０ａでの結像位置が中心からずれることが考えられるが、制御ユニット２８によって制御される電動移動機構１９により光ファイバ２０の端面２０ａをＸＹ方向に移動させることで、光ファイバ２０の端面２０ａの中心を集光レンズ１８の結像位置に一致させる。ここで、制御ユニット２８は、ビームスプリッタユニット１０に保持されるビームスプリッタ１０ａ、１０ｂ、１０ｃの角度誤差や反射部材ユニット１７に保持されるミラー１７ａ、ダイクロイックミラー１７ｂの角度誤差に基づいて、ビームスプリッタユニット１０と反射部材ユニット１７の切換えの組み合わせに応じた電動移動機構１９による補正情報、つまり、集光レンズ１８の結像位置に光ファイバ２０の端面２０ａの中心を一致させるための補正情報を予め記憶していて、この補正情報に基づいて電動移動機構１９をＸＹ方向に制御し、ビームスプリッタユニット１０と反射部材ユニット１７の切換えの組み合わせに対応する位置に光ファイバ２０の端面２０ａを移動させる。
【００３５】
なお、制御ユニット２８は、不図示の記憶手段を有しており、その記憶手段には、ビームスプリッタユニット１０に保持されるビームスプリッタ１０ａ、１０ｂ、１０ｃの角度誤差や反射部材ユニット１７の切換えの組み合わせに応じた電動移動機構１９による補正情報、例えば生産時に取得した集光レンズ１８の結像位置と光ファイバ２０の端面２０ａの中心位置のずれが予め記憶されているものとする。
【００３６】
そして、光ファイバ２０の端面２０ａに入射された蛍光は、分光ユニット２１に取り込まれ、分光データが取得されるが、このとき取得される分光データは、標本１５上で走査されるレーザ光の各走査ピクセルに対応する標本位置に相当するものである。
【００３７】
なお、ビームスプリッタユニット１０や反射部材ユニット１７を切換えるケースとして、まず、ビームスプリッタユニット１０のビームスプリッタ１０ａは、レーザ光量を損失する代わりに、それ自身の波長による分光特性の変化が小さいので、レーザ波長に極めて近い波長領域の分光データを正確に取得したい場合に用いられる。また、４８８ｎｍの波長を反射するとともに、それ以外の波長を透過するビームスプリッタ１０ｂ、または４８８ｎｍと５４３ｎｍの波長を反射するとともに、それ以外の波長を透過するビームスプリッタ１０ｃは、十分なレーザ光量が欲しく、かつ、取得する分光データの波長範囲がレーザ波長に隣接した範囲、つまりこれら自身の分光特性が反射レーザ波長に隣接していて透過率の低い状態から高い状態に変化していくところの波長範囲の分光データを必要としない場合などに用いられる。また、反射部材ユニット１７の反射するミラー１７ａは、全ての波長域に対する分光データを取得する場合に用いられ、ダイクロイックミラー１７ｂは、分光データを取得する波長範囲を限定する場合や分光データを取得する波長以外の蛍光の共焦点観察を光検出器２７ａ、２７ｂで同時に行う場合に用いられる。
【００３８】
従って、このようにすれば標本１５からの蛍光の集光位置を、常に分光ユニット２１への光ファイバ２０の端面２０ａの中心に一致させることができるので、蛍光の集光位置に対する光ファイバ２０の端面２０ａの中心のずれに起因する蛍光量の損失を最小限に抑えることができ、常に安定した分光データを取得することができる。
【００３９】
なお、光ファイバ２０のコア径について考えると、例えば、光ファイバ２０に入射する光の開口数ＮＡを０．００６、分光データを取得する波長領域の短波長側の蛍光波長λを５００ｎｍとした場合の光ファイバ２０の端面２０ａ上の回折径Ｄを求めると、
Ｄ＝１．２２＊λ／ＮＡ＝１．２２＊０．５／０．００６＝１０２μｍ
となる。これにより、光ファイバ２０の端面２０ａのコア径を、このときの回折径Ｄと概略同一の１００μｍとすると、５００ｎｍ以上の波長で、共焦点効果、特に、光軸方向の共焦点効果を得ることができるので、共焦点での分光データを取得することができる。
【００４０】
また、光ファイバ２０としてシングルモードファイバを使用することができる。このようなシングルモードファイバを用いた場合、ファイバ端面に入射する光の開口数（ＮＡ）をシングルモードファイバの開口数（ＮＡ）に合わせる必要がある。また、シングルモードファイバを用いると、分光ユニット２１側に出射される光は平行光となり、通常分光ユニット側で用いているスリットによる光の規制が必要でなくなるので、分光ユニット２１側での光の利用効率を高めることができ、且つ分光精度も従来のものより向上させることができる。また、この場合も共焦点の分光データを取得できる。
【００４１】
上述した実施の形態では、光ファイバ２０の端面２０ａを移動させ、この端面２０ａの中心を集光レンズ１８の集光位置と一致させるようにしたが、これに限定されるものでなく、例えば、集光レンズ１８側を電動移動機構１９のような移動手段を用いて移動させるように構成してもよい。
【００４２】
（第２の実施の形態）
図２は、本発明の第２の実施の形態の概略構成を示すもので、図１と同一部分には、同符号を付している。
【００４３】
この場合、光ファイバ２０の端面２０ａ直前の標本１５と共役な位置に共焦点ピンホール３１を配置するとともに、光軸と直交する面内で光ファイバ２０の端面２０ａの中心と共焦点ピンホール３１の中心を一致させ、この状態で、これら光ファイバ２０の端面２０ａと共焦点ピンホール３１は、電動移動機構３２に一体に取り付けられている。電動移動機構３２は、ビームスプリッタユニット１０と反射部材ユニット１７の切換えの組み合わせに応じて制御ユニット２８の指示によりＸＹ方向に移動され、光ファイバ２０の端面２０ａおよび共焦点ピンホール３１のそれぞれの中心位置を集光レンズ１８の結像位置に一致させる。
【００４４】
この場合、共焦点ピンホール３１は、明るい標本１５の観察では、その内径を回折径より小さく絞って、分光データ取得に使用する蛍光の共焦点効果を向上させ、暗い標本１５の観察では、その内径を回折径より大きく開き、蛍光の検出光量を増加させるなど、明るさと共焦点効果のバランスを取るようにしている。
【００４５】
また、画像取得側の光検出器２７ａ、２７ｂの前面に配置される共焦点ピンホール２５ａ、２５ｂについても、それぞれ電動移動機構３３、３４に一体に取り付けられ、ビームスプリッタユニット１０とダイクロイックミラーユニット２２の組み合わせに応じて制御ユニット２８により電動移動機構３３、３４をＸＹ方向に移動させることで、焦点レンズ２４ａ、２４ｂの結像中心と共焦点ピンホール２５ａ、２５ｂの中心を一致させるようになっている。
【００４６】
このようにすれば、集光レンズ１８の結像位置に対する光ファイバ２０の端面２０ａおよび共焦点ピンホール３１のそれぞれの中心の位置合わせを共通の電動移動機構３２により一度に制御できるので、構成が簡単で部品点数が少なくでき、価格的に安価にできる。また、共焦点ピンホール３１の開閉により明るさと共焦点効果のバランスを簡単に取ることもできる。さらに、光ファイバ２０の端面２０ａと共焦点ピンホール３１を制御する電動移動機構３２と共焦点ピンホール２５ａ、２５ｂを制御する電動移動機構３３、３４を同一の機構で構成し、同一の制御系で制御することも可能であり、構成が簡単で部品点数も少なくでき、価格的に安価にできる。
【００４７】
（第３の実施の形態）
図３は、本発明の第３の実施の形態の要部の概略構成を示すもので、図２と同一部分には、同符号を付している。
【００４８】
図３は、第２の実施の形態で述べた集光レンズ１８から分光ユニット２１までの間の光路を示したもので、この場合、共焦点ピンホール３１と光ファイバ２０の端面２０ａとの間にリレー光学系４１を配置し、共焦点ピンホール３１を光ファイバ２０の端面２０ａに投影するようにしている。また、これら光ファイバ２０の端面２０ａ、リレー光学系４１および共焦点ピンホール３１は、共通の電動移動機構４２に載置され、一体的にＸＹ方向に移動可能になっている。
【００４９】
このようにすれば、第２の実施の形態で述べたのと同様な効果を期待できるとともに、光ファイバ２０の端面２０ａを共焦点ピンホール３１の近くに配置できないような場合も、リレー光学系４１により光ファイバ２０の端面２０ａを共焦点ピンホール３１より離して配置できるので、設計の自由度を高めることができる。また、集光レンズ１８を画像取得用共焦点レンズと共用した場合、このとき使用する光ファイバ２０の特性に合わせた光学設計をリレー光学系４１により行うことができるので、光ファイバ２０の特性に最適な光学設計を容易に実現することができる。
【００５０】
また、上述した実施の形態では、制御ユニット２８で電動移動機構１９の移動を制御している例で説明したが、制御ユニットにより自動制御するものに限らず、例えば制御ユニットを介して手動でビームスプリッタユニット１０に保持されるビームスプリッタ１０ａ、１０ｂ、１０ｃの角度誤差や反射部材ユニット１７の切換え組み合わせに応じて集光レンズ１８の結像位置と光ファイバ２０の端面２０ａの中心位置とのずれを補正するようにしてもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、光量損失を最小限にして安定した分光データを取得できるレーザ顕微鏡を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の概略構成を示す図。
【図２】本発明の第２の実施の形態の概略構成を示す図。
【図３】本発明の第３の実施の形態の要部の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１…レーザユニット
２…Ａｒレーザ
３…グリーンヘリウムネオンレーザ
４…ミラー
５…ダイクロイックミラー
６…ＡＯＴＦ
７…シングルモードファイバ
８…スキャナユニット
９…コリメートレンズ
１０…ビームスプリッタユニット
１０ａ〜１０ｃ…ビームスプリッタ
１０ｄ…モータ
１１…ＸＹ２次元走査ミラー
１２…瞳投影レンズ
１３…結像レンズ
１４…対物レンズ
１５…標本
１６…反射ミラー
１７…反射部材ユニット
１７ａ…ミラー
１７ｂ…ダイクロイックミラー
１７ｃ…平行板ガラス
１７ｄ…モータ
１８…集光レンズ
１９…電動移動機構
２０…光ファイバ
２０ａ…端面
２１…分光ユニット
２２…ダイクロイックミラーユニット
２２ａ…反射ミラー
２２ｂ…ダイクロイックミラー
２２ｃ…平行板ガラス
２２ｄ…モータ
２３…反射ミラー
２４ａ、２４ｂ…共焦点レンズ
２５ａ．２５ｂ…共焦点ピンホール
２６ａ、２６ｂ…バリアフィルタ
２７ａ．２７ｂ…光検出器
２８…制御ユニット
３１…共焦点ピンホール
３２、３３、３４…電動移動機構
４１…リレー光学系
４２…電動移動機構
【発明の属する技術分野】
本発明は、標本からの光、特に蛍光の分光データを取得する分光ユニットを有するレーザ顕微鏡に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、対物レンズを介して標本上にレーザ光を集光させるとともに、標本からの、例えば蛍光を光ファイバで接続された分光ユニットに取り込んで蛍光の分光データを取得するようなレーザ顕微鏡が知られている。
【０００３】
この種のレーザ顕微鏡として、特開平５−１４２１４４号および特開２０００−５６２４４号に開示されるものがあり、このうち特開２０００−５６２４４号には、複数の波長を発振するレーザ光源ユニットとともに、レーザ光源からの光を反射し標本からの蛍光を透過するダイクロイックビームスプリッタ、ＸＹ光スキャナ、共焦点ピンホール、光検出器などから構成される走査装置および光ファイバで接続される回折格子などの分光ユニットを有し、レーザ光源ユニットからのレーザ光を走査装置を介して標本に２次元走査しながら照射するとともに、標本からの蛍光を走査装置のダイクロイックビームスプリッタより光ファイバを介して分光ユニットに取り込み、各走査ピクセル毎に分光データを蓄積して画像上で全ての走査ピクセルの分光データを取得するようなレーザ走査顕微鏡が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなレーザ走査顕微鏡では、蛍光色素の違いによって標本に使用するレーザ波長が異なるため、走査装置に用いられるダイクロイックビームスプリッタは、観察標本からの蛍光の種類や使用するレーザ波長に合わせて複数用意しておき、観察条件に応じて光路中に切換えて使用するようにしている。
【０００５】
ところが、複数のダイクロイックビームスプリッタを光路中に切換えて使用すると、各ダイクロイックビームスプリッタの角度誤差などにより光ファイバの端面に結像される蛍光の位置がずれてしまうことがある。例えば、ダイクロイックビームスプリッタを他のものと切換えたことで、ダイクロイックビームスプリッタの角度が２’が変化したとすると、光ファイバに結像するレンズの焦点距離を２００ｍｍとして、２００＊ｔａｎ（２‘＊２）＝０．２３３ｍｍのずれを生じることになる。
【０００６】
このことは、光ファイバのコア径を１００μｍとすると、蛍光の中心位置のずれにより光ファイバ端面に全ての蛍光が入射されないことがあり、入射されるべき蛍光の多くが失われ、分光データの取得に支障をきたすおそれが生じる。
【０００７】
そこで、光ファイバのコア径を１ｍｍ程度まで大きくして蛍光の中心位置にずれが生じても、全ての蛍光が入射できるようにして、蛍光の損失を抑えるようにすることが考えられている。
【０００８】
ところが、このような径の大きな光ファイバを使用すると、分光ユニット側に出射される光の面積が大きくなるため、通常、分光器の入射光路に挿入される入射スリットによる光量損失が大きくなり、この場合も分光データの取得に支障をきたすおそれが生じる。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、光量損失を最小限にして安定した分光データを取得できるレーザ顕微鏡を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明に従ったレーザ顕微鏡は、レーザ光を発生するレーザ光源と、標本へ照射される前記レーザ光源からのレーザ光と前記標本からの光とを分離する特性を有し、光路に対して選択的に切換え可能な種類の異なる複数の光路分割手段と、選択された前記光路分割手段で分離した前記標本からの光を結像する集光レンズと、前記標本からの光を基に分光データを取得する分光ユニットと、前記集光レンズの結像位置に入射端面が配置され前記標本からの光を前記分光ユニットに導く光ファイバと、前記集光レンズの光軸に対し直交する面で前記光ファイバの前記入射端面を移動可能な移動手段と、前記光路分割手段の切換えに応じてずれる前記集光レンズの結像位置に対して、前記光ファイバの前記入射端面の中心位置を一致させるために前記移動手段を制御する制御手段と、を具備したことを特徴としている。
【００１１】
請求項２記載の発明に従ったレーザ顕微鏡は、請求項１記載のレーザ顕微鏡において、前記光ファイバの前記入射端面の直前で且つ前記標本と共役な位置に、共焦点ピンホールが前記入射端面の中心位置と中心位置が一致するよう配置され、前記移動手段は、前記光路分割手段の切換えに応じてずれる前記集光レンズの結像位置に対して、前記光ファイバの前記入射端面の前記中心位置と前記共焦点ピンホールの前記中心位置とを一致させるために前記光ファイバの前記入射端面と前記共焦点ピンホールと一体に移動させる、ことを特徴としている。
【００１２】
請求項３記載の発明に従ったレーザ顕微鏡は、レーザ光を発生するレーザ光源と、標本へ照射される前記レーザ光源からのレーザ光と前記標本からの光とを分離する特性を有し、光路に対して選択的に切換え可能な種類の異なる複数の光路分割手段と、選択された前記光路分割手段で分離した前記標本からの光を結像する集光レンズと、前記標本からの光を基に分光データを取得する分光ユニットと、前記集光レンズの結像位置に入射端面が配置され前記標本からの光を前記分光ユニットに導く光ファイバと、前記集光レンズによる前記標本からの光の結像位置を、前記光ファイバの入射端面に対して移動可能にする移動手段と、前記光路分割手段の切換えに応じてずれる前記集光レンズの結像位置を前記光ファイバの前記入射端面の中心位置に一致させるために前記移動手段を制御する制御手段と、を具備したことを特徴としている。
【００１３】
請求項４記載の発明に従ったレーザ顕微鏡は、請求項３記載のレーザ顕微鏡において、前記移動手段は、前記集光レンズを移動させることにより、前記集光レンズによる前記標本からの光の結像位置を前記光ファイバの前記入射端面に対して移動させる、ことを特徴としている。
【００１４】
請求項５記載の発明に従ったレーザ顕微鏡は、請求項１乃至４のいずれか１項記載のレーザ顕微鏡において、前記制御手段は、前記光路分割手段の切換えに応じてずれる前記集光レンズの結像位置と前記光ファイバの前記入射端面の中心位置を一致させるための補正情報を予め記憶し、この補正情報に基づいて前記光路分割手段の切換えに応じて前記移動手段を制御する、ことを特徴としている。
【００１５】
請求項６記載の発明に従ったレーザ顕微鏡は、請求項１乃至４のいずれか１項記載のレーザ顕微鏡において、前記光ファイバは、前記光ファイバの前記入射端面に入射する光の開口数ＮＡと波長λとにより決まる回析径（１．２２＊λ／ＮＡ）と概略同一、又は前記回析径より小さいコア径を有する、ことを特徴とする。
請求項７記載の発明に従ったレーザ顕微鏡は、請求項１乃至４のいずれか１項記載のレーザ顕微鏡において、前記光ファイバは、シングルモードファイバである、ことを特徴としている。
【００１６】
この結果、本発明によれば、標本からの光の集光位置を、常に光ファイバの端面の中心に一致させることができる。
【００１７】
また、本発明によれば、標本からの光の集光位置に対する光ファイバの端面および共焦点ピンホールのそれぞれの中心の位置合わせを共通の移動手段により一度に制御できる。
【００１８】
さらに、本発明によれば、光軸方向の共焦点効果を得ることができるので、共焦点での分光データを取得できる。
【００１９】
さらにまた、通常分光ユニット側で用いているスリットなどによる光の規制が必要でなくなり、分光ユニットでの光の利用効率を高めることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明が適用されるレーザ顕微鏡の概略構成を示している。図において、１はレーザユニットで、このレーザユニット１は、レーザ光源として、４８８ｎｍの波長を発振するＡｒレーザ２と５４３ｎｍの波長を発振するグリーンヘリウムネオンレーザ（ＨｅＮｅ−Ｇ）３を有し、これらＡｒレーザ２とグリーンヘリウムネオンレーザ３の前方には、それぞれのレーザ光路を結合して４８８ｎｍと５４３ｎｍの波長を合成するためのミラー４とダイクロイックミラー５が配置され、また、ダイクロイックミラー５により導かれたレーザ光路には、４８８ｎｍと５４３ｎｍの波長の選択を行う音響光学可変フィルタ（以下、ＡＯＴＦと称する。）６が配置されている。
【００２２】
レーザユニット１には、シングルモードファイバ７を介してスキャナユニット８が接続されている。スキャナユニット８は、シングルモードファイバ７の出射端にコリメートレンズ９が配置され、ＡＯＴＦ６からのレーザ光を平行光にするようにしている。また、コリメートレンズ９の平行光の光路には、光路分割手段である複数のビームスプリッタ１０ａ、１０ｂ、１０ｃを有するビームスプリッタユニット１０が配置されている。ここで、ビームスプリッタユニット１０は、回転ターレットからなるもので、波長全域にわたり反射２０％、透過８０％の特性を有するビームスプリッタ１０ａ、４８８ｎｍの波長を反射し、それ以外の波長を透過するビームスプリッタ１０ｂ、４８８ｎｍと５４３ｎｍの波長を反射し、それ以外の波長を透過するビームスプリッタ１０ｃがターレットの同心円上に配置され、これらビームスプリッタ１０ａ、１０ｂ、１０ｃのいずれかがモータ１０ｄの回転により光路上に切換え可能になっている。
【００２３】
ビームスプリッタユニット１０の反射光路上には、ＸＹ２次元走査ミラー１１が配置されている。そして、このＸＹ２次元走査ミラー１１で２次元走査されたレーザ光は、顕微鏡本体側の瞳投影レンズ１２、結像レンズ１３、対物レンズ１４を介して標本１５に結像される。標本１５から発生された蛍光は、レーザ光と逆な経路をたどって対物レンズ１４、結像レンズ１３、瞳投影レンズ１２、ＸＹ２次元走査ミラー１１を介してビームスプリッタユニット１０まで戻るようになっている。
【００２４】
一方、ビームスプリッタユニット１０の透過光路上には、反射ミラー１６が配置され、この反射ミラー１６の反射光路上には、反射部材ユニット１７、ダイクロイックミラーユニット２２、反射ミラー２３が配置されている。
【００２５】
ここで、反射部材ユニット１７は、回転ターレットからなるもので、光路分割手段として、全ての波長域を反射するミラー１７ａ、分光データを取得したい波長範囲のみを反射するダイクロイックミラー１７ｂ、全ての波長の光を透過させる平行板ガラス１７ｃがターレットの同心円上に配置され、これらミラー１７ａ、ダイクロイックミラー１７ｂ、平行板ガラス１７ｃのいずれかがモータ１７ｄの回転により光路上に切換え可能になっている。そして、この反射部材ユニット１７の反射光路上には、集光レンズ１８が配置され、この集光レンズ１８の結像位置には、移動手段として電動移動機構１９が配置されている。この電動移動機構１９は、分光ユニット２１から導出された光ファイバ２０の一端の端面２０ａの中心を集光レンズ１８による結像位置に常に位置させることができるように光ファイバ２０の端面２０ａをＸＹ方向に移動可能にしている。なお、この場合、光ファイバ２０の端面２０ａは、標本１５とほぼ共役な位置に配置されていることとする。
【００２６】
ダイクロイックミラーユニット２２は、回転ターレットからなるもので、全ての波長域を反射させる反射ミラー２２ａ、５６０ｎｍより短い波長を反射し、これより長い波長を透過する特性を有するダイクロイックミラー２２ｂ、全ての光を透過する平行板ガラス２２ｃがターレットの同心円上に配置され、これら反射ミラー２２ａ、ダイクロイックミラー２２ｂ、平行板ガラス２２ｃのいずれかがモータ２２ｄの回転により光路上に切換え可能になっている。そして、このダイクロイックミラーユニット２２の反射光路上には、共焦点レンズ２４ａ、共焦点ピンホール２５ａ、バリアフィルタ２６ａおよび光検出器２７ａが配置されている。
【００２７】
反射ミラー２３の反射光路には、共焦点レンズ２４ｂ、共焦点ピンホール２５ｂ、バリアフィルタ２６ｂおよび光検出器２７ｂが配置されている。
【００２８】
ビームスプリッタユニット１０のモータ１０ｄ、反射部材ユニット１７のモータ１７ｄおよび電動移動機構１９には、制御ユニット２８が接続されている。この制御ユニット２８は、ビームスプリッタユニット１０および反射部材ユニット１７での光路上への切換えを制御するとともに、集光レンズ１８による結像位置を光ファイバ２０の端面２０ａの中心に位置するように電動移動機構１９のＸＹ方向の移動を制御するものである。
【００２９】
なお、分光ユニット２１は、特に詳述しないが、分光データを取得できる構成になっており、例えば湾曲素子、微小ミラーアレイおよび検出器を用いたものや、入射スリット、回折格子およびＣＣＤなどのマルチチャンネル検出器を組み合わせたものなどがある。
【００３０】
次に、このように構成した実施の形態の動作を説明する。
【００３１】
まず、制御ユニット２８により、ビームスプリッタユニット１０のビームスプリッタ１０ａ、反射部材ユニット１７のミラー１７ａをそれぞれ光路上に切換え、レーザユニット１の４８８ｎｍの波長を発振するＡｒレーザ２と５４３ｎｍの波長を発振するグリーンヘリウムネオンレーザ３からのレーザ光により標本１５から発生する蛍光の分析データを取得する場合を説明する。
【００３２】
この場合、レーザユニット１のＡＯＴＦ６を介して出力される４８８ｎｍの波長と５４３ｎｍの波長のレーザ光は、シングルモードファイバ７を介してスキャナユニット８に導かれ、コリメートレンズ９で平行光になって、ビームスプリッタ１０ａで反射され、ＸＹ２次元走査ミラー１１で２次元走査され、瞳投影レンズ１２、結像レンズ１３、対物レンズ１４を介して標本１５に結像される。そして、標本１５から発生された蛍光は、レーザ光と逆な経路をたどって対物レンズ１４、結像レンズ１３、瞳投影レンズ１２、ＸＹ２次元走査ミラー１１を介してビームスプリッタ１０ａまで戻る。
【００３３】
ビームスプリッタ１０ａまで戻った蛍光は、このビームスプリッタ１０ａを透過し、反射ミラー１６で反射され、反射部材ユニット１７のミラー１７ａに入射される。そして、このミラー１７ａを反射し、集光レンズ１８を介して光ファイバ２０の端面２０ａに向けて結像される。
【００３４】
この場合、ビームスプリッタ１０ａおよびミラー１７ａの角度誤差などにより光ファイバ２０の端面２０ａでの結像位置が中心からずれることが考えられるが、制御ユニット２８によって制御される電動移動機構１９により光ファイバ２０の端面２０ａをＸＹ方向に移動させることで、光ファイバ２０の端面２０ａの中心を集光レンズ１８の結像位置に一致させる。ここで、制御ユニット２８は、ビームスプリッタユニット１０に保持されるビームスプリッタ１０ａ、１０ｂ、１０ｃの角度誤差や反射部材ユニット１７に保持されるミラー１７ａ、ダイクロイックミラー１７ｂの角度誤差に基づいて、ビームスプリッタユニット１０と反射部材ユニット１７の切換えの組み合わせに応じた電動移動機構１９による補正情報、つまり、集光レンズ１８の結像位置に光ファイバ２０の端面２０ａの中心を一致させるための補正情報を予め記憶していて、この補正情報に基づいて電動移動機構１９をＸＹ方向に制御し、ビームスプリッタユニット１０と反射部材ユニット１７の切換えの組み合わせに対応する位置に光ファイバ２０の端面２０ａを移動させる。
【００３５】
なお、制御ユニット２８は、不図示の記憶手段を有しており、その記憶手段には、ビームスプリッタユニット１０に保持されるビームスプリッタ１０ａ、１０ｂ、１０ｃの角度誤差や反射部材ユニット１７の切換えの組み合わせに応じた電動移動機構１９による補正情報、例えば生産時に取得した集光レンズ１８の結像位置と光ファイバ２０の端面２０ａの中心位置のずれが予め記憶されているものとする。
【００３６】
そして、光ファイバ２０の端面２０ａに入射された蛍光は、分光ユニット２１に取り込まれ、分光データが取得されるが、このとき取得される分光データは、標本１５上で走査されるレーザ光の各走査ピクセルに対応する標本位置に相当するものである。
【００３７】
なお、ビームスプリッタユニット１０や反射部材ユニット１７を切換えるケースとして、まず、ビームスプリッタユニット１０のビームスプリッタ１０ａは、レーザ光量を損失する代わりに、それ自身の波長による分光特性の変化が小さいので、レーザ波長に極めて近い波長領域の分光データを正確に取得したい場合に用いられる。また、４８８ｎｍの波長を反射するとともに、それ以外の波長を透過するビームスプリッタ１０ｂ、または４８８ｎｍと５４３ｎｍの波長を反射するとともに、それ以外の波長を透過するビームスプリッタ１０ｃは、十分なレーザ光量が欲しく、かつ、取得する分光データの波長範囲がレーザ波長に隣接した範囲、つまりこれら自身の分光特性が反射レーザ波長に隣接していて透過率の低い状態から高い状態に変化していくところの波長範囲の分光データを必要としない場合などに用いられる。また、反射部材ユニット１７の反射するミラー１７ａは、全ての波長域に対する分光データを取得する場合に用いられ、ダイクロイックミラー１７ｂは、分光データを取得する波長範囲を限定する場合や分光データを取得する波長以外の蛍光の共焦点観察を光検出器２７ａ、２７ｂで同時に行う場合に用いられる。
【００３８】
従って、このようにすれば標本１５からの蛍光の集光位置を、常に分光ユニット２１への光ファイバ２０の端面２０ａの中心に一致させることができるので、蛍光の集光位置に対する光ファイバ２０の端面２０ａの中心のずれに起因する蛍光量の損失を最小限に抑えることができ、常に安定した分光データを取得することができる。
【００３９】
なお、光ファイバ２０のコア径について考えると、例えば、光ファイバ２０に入射する光の開口数ＮＡを０．００６、分光データを取得する波長領域の短波長側の蛍光波長λを５００ｎｍとした場合の光ファイバ２０の端面２０ａ上の回折径Ｄを求めると、
Ｄ＝１．２２＊λ／ＮＡ＝１．２２＊０．５／０．００６＝１０２μｍ
となる。これにより、光ファイバ２０の端面２０ａのコア径を、このときの回折径Ｄと概略同一の１００μｍとすると、５００ｎｍ以上の波長で、共焦点効果、特に、光軸方向の共焦点効果を得ることができるので、共焦点での分光データを取得することができる。
【００４０】
また、光ファイバ２０としてシングルモードファイバを使用することができる。このようなシングルモードファイバを用いた場合、ファイバ端面に入射する光の開口数（ＮＡ）をシングルモードファイバの開口数（ＮＡ）に合わせる必要がある。また、シングルモードファイバを用いると、分光ユニット２１側に出射される光は平行光となり、通常分光ユニット側で用いているスリットによる光の規制が必要でなくなるので、分光ユニット２１側での光の利用効率を高めることができ、且つ分光精度も従来のものより向上させることができる。また、この場合も共焦点の分光データを取得できる。
【００４１】
上述した実施の形態では、光ファイバ２０の端面２０ａを移動させ、この端面２０ａの中心を集光レンズ１８の集光位置と一致させるようにしたが、これに限定されるものでなく、例えば、集光レンズ１８側を電動移動機構１９のような移動手段を用いて移動させるように構成してもよい。
【００４２】
（第２の実施の形態）
図２は、本発明の第２の実施の形態の概略構成を示すもので、図１と同一部分には、同符号を付している。
【００４３】
この場合、光ファイバ２０の端面２０ａ直前の標本１５と共役な位置に共焦点ピンホール３１を配置するとともに、光軸と直交する面内で光ファイバ２０の端面２０ａの中心と共焦点ピンホール３１の中心を一致させ、この状態で、これら光ファイバ２０の端面２０ａと共焦点ピンホール３１は、電動移動機構３２に一体に取り付けられている。電動移動機構３２は、ビームスプリッタユニット１０と反射部材ユニット１７の切換えの組み合わせに応じて制御ユニット２８の指示によりＸＹ方向に移動され、光ファイバ２０の端面２０ａおよび共焦点ピンホール３１のそれぞれの中心位置を集光レンズ１８の結像位置に一致させる。
【００４４】
この場合、共焦点ピンホール３１は、明るい標本１５の観察では、その内径を回折径より小さく絞って、分光データ取得に使用する蛍光の共焦点効果を向上させ、暗い標本１５の観察では、その内径を回折径より大きく開き、蛍光の検出光量を増加させるなど、明るさと共焦点効果のバランスを取るようにしている。
【００４５】
また、画像取得側の光検出器２７ａ、２７ｂの前面に配置される共焦点ピンホール２５ａ、２５ｂについても、それぞれ電動移動機構３３、３４に一体に取り付けられ、ビームスプリッタユニット１０とダイクロイックミラーユニット２２の組み合わせに応じて制御ユニット２８により電動移動機構３３、３４をＸＹ方向に移動させることで、焦点レンズ２４ａ、２４ｂの結像中心と共焦点ピンホール２５ａ、２５ｂの中心を一致させるようになっている。
【００４６】
このようにすれば、集光レンズ１８の結像位置に対する光ファイバ２０の端面２０ａおよび共焦点ピンホール３１のそれぞれの中心の位置合わせを共通の電動移動機構３２により一度に制御できるので、構成が簡単で部品点数が少なくでき、価格的に安価にできる。また、共焦点ピンホール３１の開閉により明るさと共焦点効果のバランスを簡単に取ることもできる。さらに、光ファイバ２０の端面２０ａと共焦点ピンホール３１を制御する電動移動機構３２と共焦点ピンホール２５ａ、２５ｂを制御する電動移動機構３３、３４を同一の機構で構成し、同一の制御系で制御することも可能であり、構成が簡単で部品点数も少なくでき、価格的に安価にできる。
【００４７】
（第３の実施の形態）
図３は、本発明の第３の実施の形態の要部の概略構成を示すもので、図２と同一部分には、同符号を付している。
【００４８】
図３は、第２の実施の形態で述べた集光レンズ１８から分光ユニット２１までの間の光路を示したもので、この場合、共焦点ピンホール３１と光ファイバ２０の端面２０ａとの間にリレー光学系４１を配置し、共焦点ピンホール３１を光ファイバ２０の端面２０ａに投影するようにしている。また、これら光ファイバ２０の端面２０ａ、リレー光学系４１および共焦点ピンホール３１は、共通の電動移動機構４２に載置され、一体的にＸＹ方向に移動可能になっている。
【００４９】
このようにすれば、第２の実施の形態で述べたのと同様な効果を期待できるとともに、光ファイバ２０の端面２０ａを共焦点ピンホール３１の近くに配置できないような場合も、リレー光学系４１により光ファイバ２０の端面２０ａを共焦点ピンホール３１より離して配置できるので、設計の自由度を高めることができる。また、集光レンズ１８を画像取得用共焦点レンズと共用した場合、このとき使用する光ファイバ２０の特性に合わせた光学設計をリレー光学系４１により行うことができるので、光ファイバ２０の特性に最適な光学設計を容易に実現することができる。
【００５０】
また、上述した実施の形態では、制御ユニット２８で電動移動機構１９の移動を制御している例で説明したが、制御ユニットにより自動制御するものに限らず、例えば制御ユニットを介して手動でビームスプリッタユニット１０に保持されるビームスプリッタ１０ａ、１０ｂ、１０ｃの角度誤差や反射部材ユニット１７の切換え組み合わせに応じて集光レンズ１８の結像位置と光ファイバ２０の端面２０ａの中心位置とのずれを補正するようにしてもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、光量損失を最小限にして安定した分光データを取得できるレーザ顕微鏡を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の概略構成を示す図。
【図２】本発明の第２の実施の形態の概略構成を示す図。
【図３】本発明の第３の実施の形態の要部の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１…レーザユニット
２…Ａｒレーザ
３…グリーンヘリウムネオンレーザ
４…ミラー
５…ダイクロイックミラー
６…ＡＯＴＦ
７…シングルモードファイバ
８…スキャナユニット
９…コリメートレンズ
１０…ビームスプリッタユニット
１０ａ〜１０ｃ…ビームスプリッタ
１０ｄ…モータ
１１…ＸＹ２次元走査ミラー
１２…瞳投影レンズ
１３…結像レンズ
１４…対物レンズ
１５…標本
１６…反射ミラー
１７…反射部材ユニット
１７ａ…ミラー
１７ｂ…ダイクロイックミラー
１７ｃ…平行板ガラス
１７ｄ…モータ
１８…集光レンズ
１９…電動移動機構
２０…光ファイバ
２０ａ…端面
２１…分光ユニット
２２…ダイクロイックミラーユニット
２２ａ…反射ミラー
２２ｂ…ダイクロイックミラー
２２ｃ…平行板ガラス
２２ｄ…モータ
２３…反射ミラー
２４ａ、２４ｂ…共焦点レンズ
２５ａ．２５ｂ…共焦点ピンホール
２６ａ、２６ｂ…バリアフィルタ
２７ａ．２７ｂ…光検出器
２８…制御ユニット
３１…共焦点ピンホール
３２、３３、３４…電動移動機構
４１…リレー光学系
４２…電動移動機構
Claims (7)
- レーザ光を発生するレーザ光源と、
標本へ照射される前記レーザ光源からのレーザ光と前記標本からの光とを分離する特性を有し、光路に対して選択的に切換え可能な種類の異なる複数の光路分割手段と、
選択された前記光路分割手段で分離した前記標本からの光を結像する集光レンズと、
前記標本からの光を基に分光データを取得する分光ユニットと、
前記集光レンズの結像位置に入射端面が配置され前記標本からの光を前記分光ユニットに導く光ファイバと、
前記集光レンズの光軸に対し直交する面で前記光ファイバの前記入射端面を移動可能な移動手段と、
前記光路分割手段の切換えに応じてずれる前記集光レンズの結像位置に対して、前記光ファイバの前記入射端面の中心位置を一致させるために前記移動手段を制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とするレーザ顕微鏡。 - 前記光ファイバの前記入射端面の直前で且つ前記標本と共役な位置に、共焦点ピンホールが前記入射端面の中心位置と中心位置が一致するよう配置され、
前記移動手段は、前記光路分割手段の切換えに応じてずれる前記集光レンズの結像位置に対して、前記光ファイバの前記入射端面の前記中心位置と前記共焦点ピンホールの前記中心位置とを一致させるために前記光ファイバの前記入射端面と前記共焦点ピンホールと一体に移動させる、
ことを特徴とする請求項１記載のレーザ顕微鏡。 - レーザ光を発生するレーザ光源と、
標本へ照射される前記レーザ光源からのレーザ光と前記標本からの光とを分離する特性を有し、光路に対して選択的に切換え可能な種類の異なる複数の光路分割手段と、
選択された前記光路分割手段で分離した前記標本からの光を結像する集光レンズと、
前記標本からの光を基に分光データを取得する分光ユニットと、
前記集光レンズの結像位置に入射端面が配置され前記標本からの光を前記分光ユニットに導く光ファイバと、
前記集光レンズによる前記標本からの光の結像位置を、前記光ファイバの入射端面に対して移動可能にする移動手段と、
前記光路分割手段の切換えに応じてずれる前記集光レンズの結像位置を前記光ファイバの前記入射端面の中心位置に一致させるために前記移動手段を制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とするレーザ顕微鏡。 - 前記移動手段は、前記集光レンズを移動させることにより、前記集光レンズによる前記標本からの光の結像位置を前記光ファイバの前記入射端面に対して移動させる、ことを特徴とする請求項３記載のレーザ顕微鏡。
- 前記制御手段は、前記光路分割手段の切換えに応じてずれる前記集光レンズの結像位置と前記光ファイバの前記入射端面の中心位置を一致させるための補正情報を予め記憶し、
この補正情報に基づいて前記光路分割手段の切換えに応じて前記移動手段を制御する、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のレーザ顕微鏡。 - 前記光ファイバは、前記光ファイバの前記入射端面に入射する光の開口数ＮＡと波長λとにより決まる回析径（１．２２＊λ／ＮＡ）と概略同一、又は前記回析径より小さいコア径を有する、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のレーザ顕微鏡。
- 前記光ファイバは、シングルモードファイバである、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のレーザ顕微鏡。
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