JP4974689B2

JP4974689B2 - Scanning microscope

Info

Publication number: JP4974689B2
Application number: JP2007013444A
Authority: JP
Inventors: 郁俊福島
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2007-01-24
Filing date: 2007-01-24
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2027-01-24
Also published as: JP2008180851A

Description

本発明は、走査型顕微鏡に関するものである。 The present invention relates to a scanning microscope.

一般に、試料を高速で走査および画像化する技術として、走査型顕微鏡や共焦点顕微鏡が知られている（特許文献１参照）。特許文献1による共焦点顕微鏡では、光源からの光が直線的に集束されてＤＭＤまたは液晶などの光変調部材上に入射される。次に光変調部材により直線光がその光線の方向に沿って所定の明暗を有する光に変調されるのに伴い、光が試料体に照射される。そして、試料体から発生された光（反射光および蛍光等）は、この光変調部材へと戻され、その後、照明光路から分離され、光検出器によって検出されるようになっている。
特開２００４−１９９０６３号公報 In general, a scanning microscope and a confocal microscope are known as techniques for scanning and imaging a sample at high speed (see Patent Document 1). In the confocal microscope according to Patent Document 1, light from a light source is linearly focused and incident on a light modulation member such as DMD or liquid crystal. Next, as the linear light is modulated by the light modulation member into light having a predetermined brightness and darkness along the direction of the light beam, the sample body is irradiated with light. Light (reflected light, fluorescence, etc.) generated from the sample body is returned to the light modulation member, and then separated from the illumination light path and detected by a photodetector.
JP 2004-199063 A

しかしながら、上記特許文献１に開示されている技術によれば、光変調部材（例えば、ＤＭＤ）のミラーがオフからオンに切替えられることにより、照明光がＤＭＤのＸ方向に走査されるようになっている。そして、このＸ軸上の１ライン区分の照明が完了すると、次にガルバノメータミラーがＹ方向に１ラインシフトするようになっている。このように、Ｘ軸上の１ライン区分の照明が完了した後、Ｙ軸上のラインにシフトされるという動作が順次繰り返されるため、走査が複数回にわたり、画像を獲得するのに時間がかかるという問題があった。 However, according to the technique disclosed in Patent Document 1, the illumination light is scanned in the X direction of the DMD by switching the mirror of the light modulation member (for example, DMD) from off to on. ing. When the illumination of one line section on the X axis is completed, the galvanometer mirror is then shifted by one line in the Y direction. In this way, since the operation of shifting to the line on the Y axis is sequentially repeated after the illumination of one line segment on the X axis is completed, it takes time to acquire an image over a plurality of scans. There was a problem.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、光変調部材の動作パターンを変更することなく、スキャン手段の走査だけで、鮮明な画像を取得することができるとともに、画像取得の高速化を図ることができる走査型顕微鏡を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to acquire a clear image only by scanning of the scanning unit without changing the operation pattern of the light modulation member. An object of the present invention is to provide a scanning microscope capable of increasing the speed of the scanning.

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、光源と、２次元配列された複数の微小光変調要素を備える微小光変調要素アレイと、前記光源から発せられ、前記微小光変調要素アレイを通過した照明光を一方向に走査するスキャン手段と、該スキャン手段により走査された照明光を集光して試料に照射する対物レンズと、少なくとも１次元配列された複数の画素を有し、前記試料から発せられて前記照明光が通過した前記微小光変調要素と同一の微小光変調要素を通過する光を検出する光検出器とを備え、前記微小光変調要素アレイが、前記対物レンズの試料側焦点位置と光学的に共役な位置に配置されるとともに、前記スキャン手段による走査方向に直交する方向に隣接して並ぶ全ての列の微小光変調要素の内、前記走査方向に間隔を空けた微小光変調要素をオン状態にする動作パターンで作動させられ、前記動作パターンを変更することなく、前記スキャン手段により前記照明光を走査する走査型顕微鏡を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
The present invention scans illuminating light emitted from the light source and passed through the micro light modulation element array in one direction, a light source, a micro light modulation element array including a plurality of micro light modulation elements arranged two-dimensionally. A scanning unit, an objective lens that collects the illumination light scanned by the scanning unit and irradiates the sample, and a plurality of pixels arranged at least one-dimensionally, and is emitted from the sample and passes the illumination light A photodetector that detects light passing through the same minute light modulation element as the minute light modulation element, and the minute light modulation element array is optically conjugate with the sample-side focal position of the objective lens. together is disposed, of the micro-optical modulation elements of all rows arranged adjacently in a direction orthogonal to the scanning direction by said scanning means, the small light modulation elements spaced apart in the scanning direction in the oN state It is actuated by the work pattern, without changing the operation pattern, to provide a scanning microscope to scan the illumination light by the scanning means.

本発明によれば、光源から発せられた照明光が、微小光変調要素アレイに入射され、その内のオン状態に作動された微小光変調要素を通過した照明光が、スキャン手段により一方向に走査される。微小光変調要素アレイは、対物レンズの試料側焦点位置と光学的に共役な位置に配置されるとともに、走査方向に間隔を空けた微小光変調要素をオン状態にする動作パターンで作動されているので、オン状態の微小光変調要素を共焦点ピンホールとして機能させることができる。したがって、対物レンズの試料側焦点面に沿う鮮明な画像を取得することができる。 According to the present invention, the illumination light emitted from the light source is incident on the minute light modulation element array, and the illumination light that has passed through the minute light modulation element activated in the ON state is unidirectionally applied by the scanning unit. Scanned. The minute light modulation element array is arranged at a position optically conjugate with the sample-side focal position of the objective lens, and is operated with an operation pattern for turning on the minute light modulation elements spaced in the scanning direction. Therefore, the minute light modulation element in the on state can function as a confocal pinhole. Therefore, a clear image along the sample-side focal plane of the objective lens can be acquired.

また、微小光変調要素アレイは、走査方向に直交する方向に隣接する全ての列のいずれかの微小光変調要素をオン状態とされているので、スキャン手段を１回走査させるだけで、走査範囲の全面にわたって、試料に対し照明光を照射することができる。したがって、画像取得の高速化を図ることができ、早い反応を逃すことなく観察することができる。 Further, since the minute light modulation element array has the minute light modulation elements in any column adjacent to the direction orthogonal to the scanning direction turned on, the scanning range can be obtained only by scanning the scanning means once. It is possible to irradiate the sample with illumination light over the entire surface. Therefore, the speed of image acquisition can be increased, and observation can be performed without missing a fast reaction.

上記発明においては、前記光源と前記微小変調要素アレイとの間に配置され、該微小光変調要素アレイに入射される照明光束の幅を、前記走査方向に小さくするアスペクト比変換光学系を備えることとしてもよい。
このように構成することで、アスペクト比変換光学系により、微小光変調要素アレイに入射される照明光の光束の断面形状を、スキャン手段による走査方向に小さくなる形状に整形することができる。これにより、微小光変調要素アレイにおけるオン状態に作動される微小光変調要素の範囲が、スキャン手段による走査方向に小さく制限されても、その範囲に合わせて照明光の集光範囲を設定することができるので、光量のロスを低減することができる。 In the above invention, an aspect ratio conversion optical system is provided that is disposed between the light source and the minute modulation element array and reduces the width of the illumination light beam incident on the minute light modulation element array in the scanning direction. It is good.
With this configuration, the aspect ratio conversion optical system can shape the cross-sectional shape of the illumination light beam incident on the minute light modulation element array into a shape that decreases in the scanning direction of the scanning unit. Thereby, even if the range of the minute light modulation element operated in the ON state in the minute light modulation element array is limited to be small in the scanning direction by the scanning means, the collection range of the illumination light is set in accordance with the range. Therefore, the loss of light quantity can be reduced.

また、上記発明においては、前記アスペクト比変換光学系が、光軸方向と直交する２軸方向に曲率が異なるとともに、前記走査方向の照射幅を制限して前記照明光を前記微小光変調要素アレイに照射する異曲率レンズを備え、該異曲率レンズが、前記アスペクト比変換光学系の前記微小光変調要素アレイ側に、光軸方向に移動可能に設けられ、光線の光軸に対する角度を一定に保ちながら前記照明光を前記微小光変調要素アレイに照射することとしてもよい。 In the above invention, the aspect ratio converting optical system has a curvature different in two axial directions orthogonal to the optical axis direction, and restricts an irradiation width in the scanning direction to transmit the illumination light to the micro light modulation element array. Is provided on the minute light modulation element array side of the aspect ratio conversion optical system so as to be movable in the optical axis direction, and the angle of the light beam with respect to the optical axis is constant. It is good also as irradiating the said illumination light to the said micro light modulation element array, keeping it.

このように構成することで、アスペクト比変換光学系の異曲率レンズは、スキャン手段による走査方向の照射幅を制限した照明光を微小光変調要素アレイに照射する。ここで、異曲率レンズは、アナモフィックレンズまたはシリンドリカルレンズを指す。これにより、アスペクト比変換光学系を作動させ、異曲率レンズが、その焦点位置を微小光変調要素アレイに一致させた状態から光軸方向に沿って移動させられることで、微小光変調要素アレイに対する照明光の入射範囲の大きさを簡易に変化させることができる。 With this configuration, the irregular curvature lens of the aspect ratio conversion optical system irradiates the minute light modulation element array with illumination light in which the irradiation width in the scanning direction by the scanning unit is limited. Here, the different curvature lens refers to an anamorphic lens or a cylindrical lens. Thereby, the aspect ratio conversion optical system is operated, and the different curvature lens is moved along the optical axis direction from the state in which the focal point position coincides with the minute light modulation element array. The size of the illumination light incident range can be easily changed.

さらに、異曲率レンズは、アスペクト比変換光学系の微小光変調要素アレイ側に設けられ、光線の光軸に対する角度を一定に保ちながら照明光を微小光変調要素アレイに照射するように構成されている。すなわち、異曲率レンズは、微小光変調要素アレイとの間に集光作用を有する光学系を介在させないように配置されている。これにより、異曲率レンズが光軸方向に移動しても、微小光変調要素アレイにおける照明光の入射範囲を、スキャン手段による走査方向に直交する方向に大きく変化させないようにすることができる。 Further, the irregular curvature lens is provided on the minute light modulation element array side of the aspect ratio conversion optical system, and is configured to irradiate the illumination light to the minute light modulation element array while maintaining a constant angle with respect to the optical axis of the light beam. Yes. In other words, the different curvature lens is arranged so as not to interpose an optical system having a condensing function with the minute light modulation element array. Thereby, even if the different curvature lens moves in the optical axis direction, the incident range of the illumination light in the minute light modulation element array can be prevented from changing greatly in the direction perpendicular to the scanning direction by the scanning means.

したがって、オン状態に作動される微小光変調要素群の大きさを変更して、共焦点ピンホールのピンホール径を変化させた場合等に、ピンホール径に合わせて照明光の入射範囲を変更するために異曲率レンズを光軸方向に移動させても、オン状態の微小光変調要素群を含む最小限の領域に照明光の入射範囲を制限することができるので、光量のロスを低減することができる。 Therefore, change the incident range of illumination light according to the pinhole diameter when changing the pinhole diameter of the confocal pinhole by changing the size of the micro light modulation element group operated in the ON state. Therefore, even if the inflection lens is moved in the optical axis direction, the incident light incident range can be limited to the minimum region including the micro light modulation element group in the on state, thereby reducing the loss of light amount. be able to.

また、上記発明においては、前記対物レンズの瞳径に応じて、前記異曲率レンズの位置を光軸方向に移動させる制御部を備えることとしてもよい。
このように構成することで、微小光変調要素アレイのオン領域の大きさを変更して観察したい場合にも、光量の低下を防ぐことが可能となる。例えば、対物レンズの瞳径が大きい場合には、対物レンズの持つ光軸方向の分解能を損なうことなく画像を得るために、微小光変調要素アレイのオン領域を小さくすることにより、共焦点ピンホールのピンホール径を小さくする必要がある。この場合、制御部の作動により、微小光変調要素アレイへの照明光の入射範囲を狭くする方向に異曲率レンズを移動させる。これにより、オン状態に作動される微小光変調要素の領域を小さくしても、対物レンズの持つ光軸方向の分解能を十分に保ちつつ、光量の低下を防ぐことができる。 Moreover, in the said invention, it is good also as providing the control part which moves the position of the said curvature-of-curvature lens to an optical axis direction according to the pupil diameter of the said objective lens.
With this configuration, it is possible to prevent a decrease in light amount even when it is desired to observe while changing the size of the ON region of the minute light modulation element array. For example, when the pupil diameter of the objective lens is large, in order to obtain an image without impairing the resolution in the optical axis direction of the objective lens, the confocal pinhole is reduced by reducing the ON region of the micro light modulation element array. It is necessary to reduce the pinhole diameter. In this case, the operation of the control unit moves the inflection lens in a direction to narrow the incident range of the illumination light to the minute light modulation element array. Thereby, even if the area | region of the micro light modulation element operated to an ON state is made small, the fall of light quantity can be prevented, maintaining the resolution | decomposability of the optical axis direction which an objective lens has enough.

一方、対物レンズの瞳径が小さい場合には、共焦点ピンホールのピンホール径を大きくしても、対物レンズの持つ光軸方向の分解能を大きく損なうことがない。よって、制御部の作動により、微小光変調要素アレイへの照明光の入射範囲を広げる方向に異曲率レンズを移動させる。これにより、オン状態に作動される微小光変調要素の領域を大きくして、試料から戻る光の量を増加させることができる。この結果、対物レンズの持つ光軸方向の分解能を保ちつつ、明るい画像を得ることできる。 On the other hand, when the pupil diameter of the objective lens is small, even if the pinhole diameter of the confocal pinhole is increased, the resolution of the objective lens in the optical axis direction is not significantly impaired. Accordingly, the operation of the control unit moves the inflection lens in a direction to widen the incident range of the illumination light to the minute light modulation element array. Thereby, the area | region of the micro light modulation element act | operated to an ON state can be enlarged, and the quantity of the light which returns from a sample can be increased. As a result, a bright image can be obtained while maintaining the resolution in the optical axis direction of the objective lens.

また、上記発明においては、前記対物レンズが、さらに前記試料から戻る光を集光し、前記微小光変調要素アレイと前記光検出器との間に、前記微小光変調要素アレイを介して戻る光を前記スキャン手段と同期して同じ方向に走査する他のスキャン手段を備えることとしてもよい。 In the above invention, the objective lens further collects light returning from the sample, and returns between the minute light modulation element array and the photodetector via the minute light modulation element array. May be provided with other scanning means for scanning in the same direction in synchronization with the scanning means.

このように構成することで、同一の対物レンズにより、試料への照明および試料からの受光が行われる。この場合において、試料から発せられ、対物レンズおよび微小光変調要素アレイを介して戻る光を、他のスキャン手段の作動により光検出器上の２次元的な領域に導くことができる。したがって、光検出器として、ＣＣＤ等の２次元的な撮像手段を使用して、この２次元的な撮像手段に試料全体の像を結像させることができるため、ラインスキャン画像を取得してから２次元的な画像を構築する場合に比べて、画像取得の高速化を図ることができる。 With this configuration, the same objective lens illuminates the sample and receives light from the sample. In this case, the light emitted from the sample and returning through the objective lens and the micro light modulation element array can be guided to a two-dimensional region on the photodetector by the operation of other scanning means. Therefore, since a two-dimensional imaging unit such as a CCD can be used as a photodetector and an image of the entire sample can be formed on the two-dimensional imaging unit, a line scan image is acquired. Image acquisition can be speeded up compared to the case of constructing a two-dimensional image.

また、上記発明においては、前記光源がレーザ光源であることとしてもよい。レーザ光を用いることにより、光量を大きくすることが可能となるため、高速でスキャンを行う場合であっても、光検出器の各画素において検出される光量の低下を防ぐことができる。
また、上記発明においては、前記微小光変調要素がマイクロミラーであることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記検出器が、２次元配列された複数の画素を有することとしてもよい。 In the invention described above, the light source may be a laser light source. Since the amount of light can be increased by using laser light, a decrease in the amount of light detected in each pixel of the photodetector can be prevented even when scanning is performed at high speed.
In the above invention, the minute light modulation element may be a micromirror.
In the above invention, the detector may have a plurality of pixels arranged two-dimensionally.

本発明は、光源と、２次元配列された複数のマイクロミラーを備えるデジタルマイクロミラーアレイ部と、平面ミラー部とを備える反射部材と、該反射部材の前記デジタルマイクロミラーアレイ部と前記平面ミラー部とを切替える切替手段と、前記光源から発せられ、前記反射部材により反射される照明光を一方向に走査するスキャン手段と、該スキャン手段により走査された照明光を集光して試料に照射する一方、該試料から戻る光を集光する対物レンズと、少なくとも１次元配列された複数の画素を有し、前記試料から前記対物レンズおよび前記反射部材を介して戻る光を検出する光検出器とを備え、前記デジタルマイクロミラーアレイ部が、前記対物レンズの試料側焦点位置と光学的に共役な位置に配置されるとともに、前記スキャン手段による走査方向に直交する方向に隣接する列のマイクロミラーの内、前記走査方向に間隔を空けたマイクロミラーをオン状態にする動作パターンで作動させられ、この動作パターンを変更することなく前記スキャン手段が前記照明光を走査する走査型顕微鏡を提供する。 The present invention includes a light source, a digital micromirror array unit including a plurality of two-dimensionally arranged micromirrors, a reflection member including a plane mirror unit, and the digital micromirror array unit and the plane mirror unit of the reflection member Switching means for switching between, a scanning means for scanning the illumination light emitted from the light source and reflected by the reflecting member in one direction, and the illumination light scanned by the scanning means is condensed and applied to the sample On the other hand, an objective lens for condensing the light returning from the sample, and a photodetector having a plurality of pixels arranged at least one-dimensionally and detecting light returning from the sample through the objective lens and the reflecting member; The digital micromirror array unit is disposed at a position optically conjugate with a sample-side focal position of the objective lens, and the scan Of micromirrors adjacent rows in a direction perpendicular to the scanning direction by the stage, it is activated at the operating pattern of the micromirrors spaced to the scanning direction in the ON state, the scan without changing the operation pattern It means to provide a scanning type microscope you scan the illumination light.

本発明によれば、切替手段の作動により、反射部材がデジタルマイクロミラーアレイ部または平面ミラー部に切替えられる。そして、光源から発せられた照明光が、反射部材に入射され、その内のオン状態に作動されたマイクロミラー、または、平面ミラー部により反射された照明光が、スキャン手段により一方向に走査される。 According to the present invention, the reflecting member is switched to the digital micromirror array unit or the plane mirror unit by the operation of the switching unit. Then, the illumination light emitted from the light source is incident on the reflecting member, and the illumination light reflected by the micromirror or the plane mirror portion that is activated in the reflection member is scanned in one direction by the scanning means. The

ここで、照明光がデジタルマイクロミラーアレイ部によって反射される場合には、デジタルマイクロミラーアレイ部が、対物レンズの試料側焦点位置と光学的に共役な位置に配置されるとともに、走査方向に間隔を空けたマイクロミラーをオン状態にする動作パターンで作動されているので、オン状態のマイクロミラーを共焦点ピンホールとして機能させることができる。したがって、対物レンズの試料側焦点面に沿う鮮明な画像を取得することができる。 Here, when the illumination light is reflected by the digital micromirror array unit, the digital micromirror array unit is disposed at a position optically conjugate with the sample-side focal position of the objective lens and spaced in the scanning direction. Since the micromirrors with a gap between them are operated in an on pattern, the on-state micromirrors can function as confocal pinholes. Therefore, a clear image along the sample-side focal plane of the objective lens can be acquired.

また、デジタルマイクロミラーアレイ部は、走査方向に直交する方向に隣接する全ての列のいずれかのマイクロミラーをオン状態とされているので、スキャン手段を１回走査させるだけで、走査範囲の全面に渡って、試料に対し照明光を照射することができる。したがって、画像取得の高速化を図ることができ、早い反応を逃すことなく観察することができる。 In the digital micromirror array unit, since any one of the micromirrors in all columns adjacent in the direction orthogonal to the scanning direction is turned on, the entire scanning range can be obtained by scanning the scanning means once. It is possible to irradiate the sample with illumination light. Therefore, the speed of image acquisition can be increased, and observation can be performed without missing a fast reaction.

一方、平面ミラー部により照明光が反射される場合には、照明光を継ぎ目のない鏡面により反射でき、迷光を発生させることなく、フレア等のない鮮明なラインスキャン画像を得ることができる。 On the other hand, when the illumination light is reflected by the plane mirror portion, the illumination light can be reflected by a seamless mirror surface, and a clear line scan image without flare can be obtained without generating stray light.

本発明によれば、微小光変調要素の動作パターンを変更することなく、スキャン手段の走査だけで、試料全面の鮮明な画像を取得することができるとともに、走査の回数を少なくして、画像取得の高速化を図ることができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to acquire a clear image of the entire surface of the sample by only scanning with the scanning means without changing the operation pattern of the minute light modulation element, and to acquire an image by reducing the number of scans. It is possible to increase the speed.

〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る走査型顕微鏡１０について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る走査型顕微鏡１０は、図１に示すように、レーザ光源（光源）１と、該レーザ光源１から発せられたレーザ光（照明光）の光束径を拡大するコリメータ３と、該コリメータ３により光束径を拡大されたレーザ光を反射するＤＭＤ（微小光変調要素アレイ，デジタルマイクロミラーアレイ）７と、該ＤＭＤ７により反射されたレーザ光を一方向に走査するガルバノミラー（スキャン手段）９と、該ガルバノミラー９により反射されたレーザ光を集光して試料１９に照射する一方、該試料１９から発せられる蛍光を集光する対物レンズ１１と、該対物レンズ１１により集光された蛍光を結像させる第１の結像レンズ１３および第２の結像レンズ１５と、第２の結像レンズ１５により結像された蛍光を検出する光検出器１７とを備えている。
なお、図中、符号５はダイクロイックミラーであり、符号２５は第１のリレーレンズ、符号２７は第２のリレーレンズである。 [First Embodiment]
Hereinafter, a scanning microscope 10 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the scanning microscope 10 according to the present embodiment includes a laser light source (light source) 1, a collimator 3 that expands a beam diameter of laser light (illumination light) emitted from the laser light source 1, and A DMD (micro light modulation element array, digital micromirror array) 7 that reflects the laser light whose beam diameter is enlarged by the collimator 3 and a galvano mirror (scanning means) that scans the laser light reflected by the DMD 7 in one direction. ) 9 and the laser beam reflected by the galvanometer mirror 9 is collected and irradiated to the sample 19, while the objective lens 11 that collects the fluorescence emitted from the sample 19 is collected by the objective lens 11. A first imaging lens 13 and a second imaging lens 15 for imaging the reflected fluorescence, and a photodetector 17 for detecting the fluorescence imaged by the second imaging lens 15. To have.
In the figure, reference numeral 5 denotes a dichroic mirror, reference numeral 25 denotes a first relay lens, and reference numeral 27 denotes a second relay lens.

レーザ光源１は、照明光として、例えば、断面略円形の略平行なレーザ光を出射するようになっている。
コリメータ３は、レーザ光源１とＤＭＤ７との間に配置され、レーザ光の光束径を拡大して、大径の平行光束とするようになっている。 For example, the laser light source 1 emits substantially parallel laser light having a substantially circular cross section as illumination light.
The collimator 3 is arranged between the laser light source 1 and the DMD 7, and expands the light beam diameter of the laser light to obtain a large parallel light beam.

ＤＭＤ７は、図２（ａ）に示すように、２次元配列された複数のマイクロミラー（微小光変調要素）２３を備え、図２（ｂ）に示すように、ガルバノミラー９による走査方向に直交する方向に隣接する列のマイクロミラー２３の内、前記走査方向に間隔を空けたマイクロミラー２３´をオン状態にする動作パターンで作動させるようになっている。すなわち、同図においては、ガルバノミラー９の走査方向を矢印Ａで示すと、これに直交する矢印Ｂの方向に隣接する全ての列において、矢印Ａの方向に２つおきにマイクロミラー２３´がオン状態に作動させられている。 The DMD 7 includes a plurality of two-dimensionally arranged micromirrors (micro light modulation elements) 23 as shown in FIG. 2A, and is orthogonal to the scanning direction of the galvanomirror 9 as shown in FIG. Among the micromirrors 23 in the adjacent row in the direction to be operated, the micromirrors 23 ′ spaced apart in the scanning direction are operated in an operation pattern for turning on. That is, in the same figure, when the scanning direction of the galvanometer mirror 9 is indicated by an arrow A, every two rows adjacent to the direction of the arrow B perpendicular to the direction of the arrow A, the micromirrors 23 ' Actuated to ON state.

これにより、ＤＭＤ７に入射されたレーザ光のうち、上記オン状態に作動されたオン領域のマイクロミラー２３´に照射されたレーザ光が反射されるようになっている。
そして、ＤＭＤ７のオン領域において反射されたレーザ光は、第１のリレーレンズ２５を介して、ガルバノミラー９に入射されるので、ガルバノミラー９へのレーザ光の入射位置も、上述したＤＭＤ７のオン領域に対応している。 As a result, of the laser light incident on the DMD 7, the laser light irradiated on the micro mirror 23 ′ in the on region operated in the on state is reflected.
Since the laser light reflected in the ON region of the DMD 7 is incident on the galvano mirror 9 via the first relay lens 25, the incident position of the laser light on the galvano mirror 9 is also the on-state of the DMD 7 described above. Corresponds to the area.

また、ＤＭＤ７は、対物レンズ１１の試料側焦点位置と光学的に共役な位置に配置されている。そして、本実施形態においては、１つのオン状態のマイクロミラー２３´に対して、矢印Ｂの方向に隣接する列のマイクロミラー２３´は、図２（ｂ）に示す矢印Ａの方向に間隔を空けたものがオン状態とされるため、オン状態に作動される各マイクロミラー２３´は、隣接する全てのマイクロミラー２３がオフ状態とされている。したがって、上記各マイクロミラー２３´における反射光が互いに干渉し合うことを防止して、該複数のマイクロミラー２３´を複数の共焦点ピンホールとして機能させることができるようになっている。 Further, the DMD 7 is disposed at a position optically conjugate with the sample-side focal position of the objective lens 11. In this embodiment, the micromirrors 23 ′ in the row adjacent to the direction of the arrow B are spaced from each other in the direction of the arrow A shown in FIG. Since the vacant one is turned on, all the adjacent micromirrors 23 are turned off in each of the micromirrors 23 ′ operated in the on state. Therefore, it is possible to prevent the reflected light from the micromirrors 23 'from interfering with each other and to function the plurality of micromirrors 23' as a plurality of confocal pinholes.

ＤＭＤ７により反射されたレーザ光は、ガルバノミラー９により偏向され、第２のリレーレンズ２７および対物レンズ１１を介して、試料１９に集光させられるようになっている。この場合において、ＤＭＤ７が、ガルバノミラー９の走査方向と直交する方向に隣接する全ての列のいずれかのマイクロミラー２３´をオン状態とされているので、ガルバノミラー９を１回走査することにより、走査範囲の全面に渡って、２次元的に走査されたレーザ光を試料１９に照射することができるようになっている。 The laser beam reflected by the DMD 7 is deflected by the galvanometer mirror 9 and is condensed on the sample 19 through the second relay lens 27 and the objective lens 11. In this case, the DMD 7 turns on any one of the micromirrors 23 ′ adjacent to the direction perpendicular to the scanning direction of the galvanometer mirror 9, so that the galvanometer mirror 9 is scanned once. The sample 19 can be irradiated with laser light that is two-dimensionally scanned over the entire scanning range.

試料１９にレーザ光が照射されることにより、試料１９内に含まれる蛍光物質が励起されて発生した蛍光は、対物レンズ１１により集光された後、第１の結像レンズ１３、第２のリレーレンズ２７、ガルバノミラー９、第１のリレーレンズ２５およびＤＭＤ７を介して、レーザ光とは逆向きに戻るようになっている。そして、蛍光は、ダイクロイックミラー５を通過することでレーザ光から分離された後、第２の結像レンズ１５により集光されて、光検出器１７に入射されるようになっている。 The fluorescent light generated by irradiating the sample 19 with the laser light is excited by the fluorescent substance contained in the sample 19 is condensed by the objective lens 11, and then the first imaging lens 13 and the second imaging lens 13. The laser beam is returned in the opposite direction through the relay lens 27, the galvano mirror 9, the first relay lens 25, and the DMD 7. Then, the fluorescence is separated from the laser light by passing through the dichroic mirror 5, then condensed by the second imaging lens 15 and incident on the photodetector 17.

光検出器１７は、１次元配列された複数の画素を有するラインセンサであり、各画素は、例えば、図３に示すように、ガルバノミラー９による走査方向（図３において横方向）の幅寸法が、これと直交する方向（図３において縦方向）の幅寸法より大きな形状を有し、前記走査方向と直交する方向に等間隔に配列されている。そして、各画素は、受光面の前記走査方向において、ガルバノミラー９による走査方向における全てのマイクロミラー２３´からの反射光を受光可能な幅寸法を有している。なお、図中符号１８は、受光面上での光のスポットを表している。 The photodetector 17 is a line sensor having a plurality of pixels arranged one-dimensionally. Each pixel has a width dimension in the scanning direction (lateral direction in FIG. 3) by the galvanometer mirror 9 as shown in FIG. 3, for example. However, it has a shape larger than the width dimension in the direction orthogonal to this (vertical direction in FIG. 3), and is arranged at equal intervals in the direction orthogonal to the scanning direction. Each pixel has a width dimension capable of receiving reflected light from all the micromirrors 23 ′ in the scanning direction by the galvanometer mirror 9 in the scanning direction of the light receiving surface. Reference numeral 18 in the drawing represents a light spot on the light receiving surface.

これにより、光検出器１７は、ガルバノミラー９の各揺動位置においてＤＭＤ７のオン領域により反射された試料１９の蛍光像を逐次取得するようになっている。取得された蛍光像は、ガルバノミラー９の揺動位置と対応付けて記憶されることにより、後に走査範囲の全面にわたる２次元的な蛍光画像を構築することができるようになっている。 As a result, the photodetector 17 sequentially acquires the fluorescence image of the sample 19 reflected by the ON region of the DMD 7 at each swing position of the galvanometer mirror 9. The acquired fluorescence image is stored in association with the swing position of the galvanometer mirror 9, so that a two-dimensional fluorescence image over the entire scanning range can be constructed later.

このように構成された本実施形態に係る走査型顕微鏡１０の作用について説明する。
レーザ光源１から発せられたレーザ光は、コリメータ３を通過することにより、その光束径が拡大されて、大径の平行光束となる。そして、レーザ光は、ダイクロイックミラー５によって反射されて、ＤＭＤ７に入射される。 The operation of the scanning microscope 10 according to the present embodiment configured as described above will be described.
The laser light emitted from the laser light source 1 passes through the collimator 3, so that the diameter of the light beam is expanded and becomes a large-diameter parallel light beam. The laser light is reflected by the dichroic mirror 5 and enters the DMD 7.

ＤＭＤ７は、ガルバノミラー９による走査方向に直交する方向に隣接する全ての列において、図２（ｂ）に示す矢印Ａの方向に間隔を空けたマイクロミラー２３´がオン状態とされており、このオン状態に作動された各マイクロミラー２３´により反射されたレーザ光が、第１のリレーレンズ２５を介してガルバノミラー９に入射される。 In the DMD 7, the micromirrors 23 ′ spaced in the direction of the arrow A shown in FIG. 2B are turned on in all columns adjacent in the direction orthogonal to the scanning direction by the galvanometer mirror 9. Laser light reflected by the micromirrors 23 ′ activated in the on state is incident on the galvanomirror 9 via the first relay lens 25.

そして、ガルバノミラー９が揺動されることにより、ガルバノミラー９に入射されたレーザ光が、試料１９上において一方向へ走査される。
試料１９にレーザ光が照射されることにより蛍光が発生すると、蛍光は、対物レンズ１１によって集光された後、第１の結像レンズ１３、第２のリレーレンズ２７、ガルバノミラーミラー９、第１のリレーレンズ２５およびＤＭＤ７を介して、レーザ光とは逆向きに戻る。 Then, when the galvano mirror 9 is swung, the laser light incident on the galvano mirror 9 is scanned in one direction on the sample 19.
When fluorescence is generated by irradiating the sample 19 with laser light, the fluorescence is collected by the objective lens 11, and then the first imaging lens 13, the second relay lens 27, the galvanomirror mirror 9, It returns to the opposite direction to the laser beam via the relay lens 25 of 1 and the DMD 7.

ＤＭＤ７が対物レンズ１１の試料側焦点位置と光学的に共役な位置に配置されているので、蛍光は、レーザ光を反射したマイクロミラー２３´と同じマイクロミラー２３´によって反射される。そして、ＤＭＤ７により反射された蛍光は、ダイクロイックミラー５を通過してレーザ光から分離された後、第２の結像レンズ１５により集光されて、光検出器１７に入射される。 Since the DMD 7 is disposed at a position optically conjugate with the sample-side focal position of the objective lens 11, the fluorescence is reflected by the same micromirror 23 ′ as the micromirror 23 ′ that reflects the laser light. Then, the fluorescence reflected by the DMD 7 passes through the dichroic mirror 5 and is separated from the laser light, and then condensed by the second imaging lens 15 and enters the photodetector 17.

光検出器１７においては、１次元配列された複数の画素により、１次元の画像として蛍光像が取得される。そして、ガルバノミラー９の揺動位置毎に光検出器１７により取得された蛍光像が、ガルバノミラー９の揺動位置と対応付けて記憶される。これにより、記憶された蛍光像に基づいて、走査範囲の全面にわたる２次元の蛍光画像を構築することができる。 In the photodetector 17, a fluorescent image is acquired as a one-dimensional image by a plurality of pixels arranged one-dimensionally. Then, the fluorescence image acquired by the photodetector 17 for each swing position of the galvanometer mirror 9 is stored in association with the swing position of the galvanometer mirror 9. Thereby, based on the stored fluorescent image, a two-dimensional fluorescent image over the entire scanning range can be constructed.

この場合において、ガルバノミラー９の走査方向に直交する方向に隣接する全ての列のいずれかのマイクロミラー２３´がオン状態とされているので、ＤＭＤ７のオン領域の動作パターンを変更することなく、ガルバノミラー９を１回走査することにより、試料１９において、レーザ光が２次元的に走査される。 In this case, since any one of the micromirrors 23 ′ adjacent to each other in the direction orthogonal to the scanning direction of the galvanometer mirror 9 is turned on, without changing the operation pattern of the on region of the DMD 7, By scanning the galvanometer mirror 9 once, the sample 19 scans the laser beam two-dimensionally.

したがって、ガルバノミラー９による走査の回数を少なくして、試料１９の蛍光像を光検出器１７により取得することができる。
また、ＤＭＤ７の各オン領域が共焦点ピンホールとして機能することにより、対物レンズ１１の試料側焦点面に沿う試料１９の鮮明な蛍光像を光検出器１７により取得することができる。 Therefore, the number of scans by the galvanometer mirror 9 can be reduced, and the fluorescence image of the sample 19 can be acquired by the photodetector 17.
Further, each ON region of the DMD 7 functions as a confocal pinhole, so that a clear fluorescent image of the sample 19 along the sample-side focal plane of the objective lens 11 can be acquired by the photodetector 17.

以上説明したように、本実施形態に係る走査型顕微鏡１０によれば、画像取得の高速化と高精度化を図ることができ、早い反応を逃すことなく、かつ、精度よく観察することができる。 As described above, according to the scanning microscope 10 according to the present embodiment, it is possible to increase the speed and accuracy of image acquisition, and it is possible to observe accurately without missing a fast reaction. .

なお、本実施形態においては、検出器１７として、ラインセンサを例示して説明したが、これに代えて、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の２次元的な撮像手段を採用してもよい。
また、本実施形態においては、オン状態に作動されるマイクロミラー２３´が１×１＝１からなる複数のオン領域を例示して説明したが、これに代えて、２×２＝４や３×３＝９からなる複数のオン領域としてもよい。
このようにすることで、レーザ光の光量および試料１９から戻る蛍光量を増加させ、より明るい蛍光画像を得ることができる。 In the present embodiment, a line sensor has been described as an example of the detector 17, but a two-dimensional imaging unit such as a CCD or CMOS may be employed instead.
Further, in the present embodiment, the description has been given by exemplifying a plurality of ON regions in which the micromirror 23 ′ operated in the ON state is 1 × 1 = 1, but instead of this, 2 × 2 = 4 or 3 It is good also as a some ON area | region which consists of * 3 = 9.
By doing in this way, the light quantity of a laser beam and the fluorescence amount which returns from the sample 19 can be increased, and a brighter fluorescence image can be obtained.

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る走査型顕微鏡２０について、図４を参照して説明する。
本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る走査型顕微鏡と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る走査型顕微鏡２０は、コリメータ３とＤＭＤ７との間に、レーザ光の光束の幅をガルバノミラー９による走査方向に小さくするアスペクト比変換光学系３１を備えている。 [Second Embodiment]
Next, a scanning microscope 20 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the description of the present embodiment, portions having the same configuration as those of the scanning microscope according to the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
The scanning microscope 20 according to the present embodiment includes an aspect ratio conversion optical system 31 that reduces the width of the laser beam in the scanning direction by the galvanometer mirror 9 between the collimator 3 and the DMD 7.

アスペクト比変換光学系３１は、レーザ光源１とＤＭＤ７との間に配置され、レーザ光源1側に、該レーザ光源1から発せられたレーザ光の光束径を拡大して、大径の平行光束にするコリメータ3を備え、ＤＭＤ7側に、光軸方向と直交する2軸方向に曲率が異なるとともに、レーザ光の照射幅、具体的には、ガルバノミラー９による走査方向の照射幅を制限するシリンドリカルレンズ（異曲率レンズ）３３を備えている。 The aspect ratio conversion optical system 31 is disposed between the laser light source 1 and the DMD 7 and expands the light beam diameter of the laser light emitted from the laser light source 1 on the laser light source 1 side to form a large parallel light beam. A cylindrical lens that includes a collimator 3 that has a different curvature in the two axial directions orthogonal to the optical axis direction and limits the irradiation width of the laser beam, specifically, the irradiation width in the scanning direction by the galvanometer mirror 9 on the DMD 7 side. A (curvature lens) 33 is provided.

シリンドリカルレンズ３３は、図示しない移動機構により、光軸に沿う方向に移動可能に設けられている。
また、シリンドリカルレンズ33は、図４に示すように、ＤＭＤ7との間に集光作用を有する光学系を介在させないように配置されており、レーザ光の光束に含まれる軸外光線の光軸に対する角度を一定に保ちながらレーザ光をＤＭＤ7に照射するようになっている。 The cylindrical lens 33 is provided so as to be movable in a direction along the optical axis by a moving mechanism (not shown).
Further, as shown in FIG. 4, the cylindrical lens 33 is disposed so as not to interpose an optical system having a light condensing function with the DMD 7, and with respect to the optical axis of the off-axis light beam included in the laser beam. The DMD 7 is irradiated with laser light while keeping the angle constant.

アスペクト比変換光学系３１に入射されたレーザ光は、コリメータ３によって所定の大きさの光束径に拡大された後、シリンドリカルレンズ３３によって、一軸方向の光束径が維持されたまま、それに直交する軸方向のみに集光されるようになっている。これにより、レーザ光は、その光束の断面形状のアスペクト比が変換され、ガルバノミラー９による走査方向の照射幅が制限される。その結果、シリンドリカルレンズ３３が光軸方向に沿って移動させられることにより、ＤＭＤ７へのレーザ光の入射範囲が変更されるようになっている。 The laser light incident on the aspect ratio converting optical system 31 is expanded to a light beam diameter of a predetermined size by the collimator 3 and then the axis orthogonal to the cylindrical lens 33 while maintaining the light beam diameter in one axis direction. It is focused only in the direction. Thereby, the aspect ratio of the cross-sectional shape of the light beam of the laser light is converted, and the irradiation width in the scanning direction by the galvanometer mirror 9 is limited. As a result, the incident range of the laser light on the DMD 7 is changed by moving the cylindrical lens 33 along the optical axis direction.

すなわち、シリンドリカルレンズ３３の焦点位置がＤＭＤ７に一致したときには、レーザ光のＤＭＤ７への入射範囲が直線状になり、その位置からいずれかの光軸方向にずれた位置に配置されたときには、それよりも幅の広い入射範囲でＤＭＤ７に入射されるようになっている。 That is, when the focal position of the cylindrical lens 33 coincides with the DMD 7, the incident range of the laser light on the DMD 7 is linear, and when it is arranged at a position shifted in any one of the optical axis directions from that position, Is incident on the DMD 7 in a wide incident range.

このように構成された本実施形態に係る走査型顕微鏡２０の作用について説明する。
コリメータ３を通過したレーザ光は、アスペクト比変換光学系３１において、シリンドリカルレンズ３３を通過することにより、その光束の断面形状のアスペクト比が変換されて、ガルバノミラー９による走査方向に小さくなる形状に整形される。 The operation of the scanning microscope 20 according to the present embodiment configured as described above will be described.
The laser light that has passed through the collimator 3 passes through the cylindrical lens 33 in the aspect ratio conversion optical system 31, whereby the aspect ratio of the cross-sectional shape of the light beam is converted into a shape that decreases in the scanning direction by the galvanometer mirror 9. It is shaped.

また、アスペクト比変換光学系３１が、シリンドリカルレンズ３３を、その焦点位置をＤＭＤ７に一致させた状態から光軸方向に沿って移動させることにより、ＤＭＤ７に対するレーザ光の入射範囲を変化させる。この場合において、シリンドリカルレンズ３３は、上述のように、レーザ光の光束に含まれる軸外光線の光軸に対する角度を一定に保ちながらレーザ光をＤＭＤ７に照射するので、シリンドリカルレンズ３３が光軸方向に移動しても、ＤＭＤ7におけるレーザ光の入射範囲が、ガルバノミラー9による走査方向に直交する方向（例えば、図２（ｂ）においてＢ方向参照）に対して大きく変化することがない。 Further, the aspect ratio conversion optical system 31 moves the cylindrical lens 33 along the optical axis direction from the state where the focal position of the cylindrical lens 33 coincides with the DMD 7, thereby changing the incident range of the laser light on the DMD 7. In this case, as described above, the cylindrical lens 33 irradiates the DMD 7 with the laser light while keeping the angle of the off-axis light beam included in the light beam of the laser light constant with respect to the optical axis. Even if it moves to, the incident range of the laser beam in DMD7 does not change greatly with respect to the direction orthogonal to the scanning direction by galvanometer mirror 9 (for example, see B direction in FIG. 2B).

これにより、例えば、オン状態に作動させるマイクロミラー２３´の範囲を、ガルバノミラー９による走査方向に変化させた場合等に、ＤＭＤ７のオン領域のピンホール径に合わせてレーザ光の入射範囲を変更するためにシリンドリカルレンズ３３が光軸方向に移動されても、オン領域を含む最小限の領域にレーザ光の入射範囲が制限される。
このようにして、アスペクト比変換光学系３１を通過したレーザ光は、ダイクロイックミラー５によって反射されて、ＤＭＤ７に入射される。 Thereby, for example, when the range of the micro mirror 23 ′ operated in the ON state is changed in the scanning direction by the galvano mirror 9, the incident range of the laser light is changed in accordance with the pinhole diameter of the ON region of the DMD 7. Therefore, even if the cylindrical lens 33 is moved in the optical axis direction, the incident range of the laser light is limited to a minimum region including the ON region.
In this way, the laser light that has passed through the aspect ratio conversion optical system 31 is reflected by the dichroic mirror 5 and enters the DMD 7.

以上説明したように、本実施形態に係る走査型顕微鏡２０によれば、アスペクト比変換光学系３１におけるシリンドリカルレンズ３３により、レーザ光の光束の断面形状をガルバノミラー９による走査方向に小さくなる形状に整形することができる。そして、アスペクト比変換光学系３１の作動により、シリンドリカルレンズ３３を光軸方向に移動させた場合に、ＤＭＤ７のオン領域を含む最小限の領域にレーザ光の入射範囲を設定できる。その結果、光量のロスを低減することが可能となる。 As described above, according to the scanning microscope 20 according to the present embodiment, the sectional shape of the laser light beam is reduced in the scanning direction by the galvanometer mirror 9 by the cylindrical lens 33 in the aspect ratio conversion optical system 31. Can be shaped. Then, when the cylindrical lens 33 is moved in the optical axis direction by the operation of the aspect ratio conversion optical system 31, the incident range of the laser light can be set in a minimum region including the ON region of the DMD 7. As a result, it is possible to reduce the light loss.

なお、本実施形態は、以下のように変形することができる。
例えば、図５に示すように、走査型顕微鏡２０Ａが、ガルバノミラー９、すなわち、スキャン手段を備えない構成としてもよい。この場合には、試料１９が、第２の実施形態におけるスキャン手段の走査方向と同じ方向に移動可能に設けられていることが望ましい。具体的には、試料１９をステージ３５上に設置して、ステージ移動部３７の作動により、第２の実施形態におけるガルバノミラー９の走査方向と同じ方向（図５においてＸ方向参照）に試料１９を往復動作させる。そして、ＤＭＤ７によって反射されたレーザ光が、第1の結像レンズ１３，対物レンズ１１を介して試料１９に照射され、該試料１９から発せられた蛍光が、対物レンズ１１，第１の結像レンズ１３を通過した後、ＤＭＤ７，ダイクロイックミラー５，第２の結像レンズ１５を介して、光検出器１７に入射されるように配置すればよい。このようにすることで、２次元的に走査されたレーザ光を試料１９に照射することができる。 The present embodiment can be modified as follows.
For example, as shown in FIG. 5, the scanning microscope 20A may be configured not to include the galvanometer mirror 9, that is, the scanning unit. In this case, it is desirable that the sample 19 is provided so as to be movable in the same direction as the scanning direction of the scanning means in the second embodiment. Specifically, the sample 19 is placed on the stage 35 and the sample 19 is moved in the same direction as the scanning direction of the galvanometer mirror 9 in the second embodiment (see the X direction in FIG. 5) by the operation of the stage moving unit 37. Is reciprocated. The sample 19 is irradiated with the laser light reflected by the DMD 7 via the first imaging lens 13 and the objective lens 11, and the fluorescence emitted from the sample 19 is reflected by the objective lens 11 and the first imaging image. After passing through the lens 13, it may be arranged so as to enter the photodetector 17 through the DMD 7, the dichroic mirror 5, and the second imaging lens 15. By doing so, the sample 19 can be irradiated with the laser beam scanned two-dimensionally.

また、図６に示すように、走査型顕微鏡２０Ｂが、微小光変調要素アレイとして、ＤＭＤ７に代えて、透過型の素子、例えば、液晶素子３９を採用することとしてもよい。この場合には、液晶素子３９が、対物レンズ１１の試料側焦点位置と光学的に共役な位置に配置されていることが望ましい。具体的には、ダイクロイックミラー５によって反射されたレーザ光が、液晶素子３９を透過した後、第１のリレーレンズ２５，ガルバノミラー９，第２のリレーレンズ２７，第１の結像レンズ１３および対物レンズ１１を介して試料１９に照射される。そして、該試料１９から発せられた蛍光が、対物レンズ１１，第１の結像レンズ１３，第２のリレーレンズ２７，ガルバノミラー９および第１のリレーレンズ２５を介して液晶素子３９を透過した後、ダイクロイックミラー５および第２の結像レンズ１５を通過して光検出器１７に入射されるように配置すればよい。このようにすることで、液晶素子３９を共焦点ピンホールとして機能させることができる。 As shown in FIG. 6, the scanning microscope 20B may employ a transmissive element, for example, a liquid crystal element 39 instead of the DMD 7 as the minute light modulation element array. In this case, it is desirable that the liquid crystal element 39 is disposed at a position optically conjugate with the sample-side focal position of the objective lens 11. Specifically, after the laser light reflected by the dichroic mirror 5 passes through the liquid crystal element 39, the first relay lens 25, the galvano mirror 9, the second relay lens 27, the first imaging lens 13, and The sample 19 is irradiated through the objective lens 11. Then, the fluorescence emitted from the sample 19 is transmitted through the liquid crystal element 39 through the objective lens 11, the first imaging lens 13, the second relay lens 27, the galvanometer mirror 9, and the first relay lens 25. After that, it may be arranged so as to pass through the dichroic mirror 5 and the second imaging lens 15 and to enter the photodetector 17. By doing so, the liquid crystal element 39 can function as a confocal pinhole.

また、例えば、図７に示すように、光源として、レーザ光源１に代えて、ハロゲンランプを採用することとしてもよい。この場合には、例えば、アスペクト比変換光学系３１´との間にディフューザ４１を介してハロゲンランプ４３を設けることとしてもよい。また、ハロゲンランプ４３に代えて、パルス光源（図示せず）を採用することとしてもよい。 For example, as shown in FIG. 7, a halogen lamp may be employed as the light source instead of the laser light source 1. In this case, for example, a halogen lamp 43 may be provided between the aspect ratio conversion optical system 31 ′ and the diffuser 41. Further, instead of the halogen lamp 43, a pulse light source (not shown) may be employed.

また、本発明の参考例としての発明の変形例としては、例えば、図８に示すように、走査型顕微鏡２０Ｃが、試料１９から発生される蛍光がＤＭＤ７を通過しない構成としてもよい。この場合には、照明光としてパルスレーザを採用することが望ましい。具体的には、レーザ光源１´から出射されてアスペクト比変換光学系３１を通過したパルスレーザが、ＤＭＤ７，第１のリレーレンズ２５，ガルバノミラー９，第２のリレーレンズ２７および結像レンズ１３を介して、ダイクロイックミラー５´によって反射された後、対物レンズ１１によって集光されて試料１９に照射される。そして、該試料１９から発せられた光が、対物レンズ１１によって集光されてダイクロイックミラー５´を透過した後、第２の結像レンズ１５により集光されてＣＣＤ４５に入射されるように配置すればよい。このようにすることで、パルスレーザによる多光子励起効果を利用して、対物レンズ１１の試料側焦点面における試料１９の鮮明な蛍光画像を取得することができる。 As a modification of the invention as a reference example of the present invention, for example, as shown in FIG. 8, the scanning microscope 20C may be configured such that the fluorescence generated from the sample 19 does not pass through the DMD 7. In this case, it is desirable to employ a pulse laser as the illumination light. Specifically, the pulse laser emitted from the laser light source 1 ′ and passing through the aspect ratio conversion optical system 31 is converted into DMD 7, first relay lens 25, galvanometer mirror 9, second relay lens 27, and imaging lens 13. Then, after being reflected by the dichroic mirror 5 ′, it is condensed by the objective lens 11 and irradiated onto the sample 19. Then, the light emitted from the sample 19 is condensed by the objective lens 11 and transmitted through the dichroic mirror 5 ′, and then condensed by the second imaging lens 15 and incident on the CCD 45. That's fine. By doing in this way, the clear fluorescence image of the sample 19 in the sample side focal plane of the objective lens 11 is acquirable using the multiphoton excitation effect by a pulse laser.

〔第１参考実施形態〕
次に、本発明の参考例としての第１参考実施形態に係る走査型顕微鏡３０について、図９を参照して説明する。
本実施形態に係る走査型顕微鏡３０は、透過型の顕微鏡であり、パルスレーザを出射するレーザ光源１´と、試料１９を挟んで対物レンズ１１と対向して配置され、試料１９から発せられる蛍光を集光する第２の対物レンズ４７と、該第２の対物レンズ４７により集光されて第２の結像レンズ１５により結像された蛍光を検出するＣＣＤ（光検出器）４５とを備えており、ダイクロイックミラー５を備えていない点で、第２の実施形態と異なる。
以下、本実施形態の説明において、第２の実施形態に係る走査型顕微鏡２０と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。 First reference Embodiment
Next, a scanning microscope 30 according to a first reference embodiment as a reference example of the present invention will be described with reference to FIG.
The scanning microscope 30 according to the present embodiment is a transmission microscope, and is arranged to face the objective lens 11 with the laser light source 1 ′ emitting a pulse laser and the sample 19 sandwiched therebetween, and the fluorescence emitted from the sample 19. And a CCD (photodetector) 45 for detecting the fluorescence focused by the second objective lens 47 and imaged by the second imaging lens 15. The second embodiment is different from the second embodiment in that the dichroic mirror 5 is not provided.
Hereinafter, in the description of the present embodiment, portions having the same configuration as those of the scanning microscope 20 according to the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

このような構成によれば、レーザ光源１´から出射されてアスペクト比変換光学系３を通過したパルスレーザは、ＤＭＤ７，第１のリレーレンズ２５，ガルバノミラー９，第２のリレーレンズ２７および第１の結像レンズ１３を介して、第１の対物レンズ１１により集光されて試料１９に照射される。そして、試料１９にパルスレーザが照射されることにより、第１の対物レンズ１１の試料側焦点面における多光子励起により発生した蛍光が、第２の対物レンズ４７により集光されて第２の結像レンズ１５を介してＣＣＤ４５で撮影される。 According to such a configuration, the pulse laser emitted from the laser light source 1 ′ and passing through the aspect ratio conversion optical system 3 is the DMD 7, the first relay lens 25, the galvano mirror 9, the second relay lens 27, and the first relay lens 27. The light is condensed by the first objective lens 11 through one imaging lens 13 and irradiated onto the sample 19. Then, when the sample 19 is irradiated with a pulse laser, the fluorescence generated by the multiphoton excitation on the sample-side focal plane of the first objective lens 11 is condensed by the second objective lens 47 and the second result is obtained. The image is taken by the CCD 45 through the image lens 15.

以上説明したように、本実施形態に係る走査型顕微鏡３０によれば、試料１９を透過して得られる蛍光が検出される。したがって、例えば、試料１９に厚みがあり、試料１９のうち照明用の第１の対物レンズ１１から離れた位置を観察したい場合等に適する。この場合において、多光子励起効果を利用して、第１の対物レンズ１１の試料側焦点面における鮮明な蛍光画像を取得することができる。 As described above, according to the scanning microscope 30 according to the present embodiment, the fluorescence obtained through the sample 19 is detected. Therefore, for example, it is suitable when the sample 19 has a thickness and it is desired to observe a position in the sample 19 away from the first objective lens 11 for illumination. In this case, a clear fluorescent image on the sample-side focal plane of the first objective lens 11 can be acquired using the multiphoton excitation effect.

〔第２参考実施形態〕
次に、本発明の参考例としての第２参考実施形態に係る走査型顕微鏡４０について、図１０を参照して説明する。
本実施形態に係る走査型顕微鏡４０は、レーザ光源１と、第１参考実施形態におけるＣＣＤ４５の位置に配置された第２のＤＭＤ４９と、該第２のＤＭＤ４９により反射された蛍光を結像させる第３の結像レンズ５１とを備えている点で、第１参考実施形態と異なる。
以下、本実施形態の説明において、上述した第１参考実施形態に係る走査型顕微鏡３０と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。 Second Reference Embodiment
Next, a scanning microscope 40 according to a second reference embodiment as a reference example of the present invention will be described with reference to FIG.
The scanning microscope 40 according to the present embodiment forms an image of the laser light source 1, the second DMD 49 arranged at the position of the CCD 45 in the first reference embodiment, and the fluorescence reflected by the second DMD 49. 3 is different from the first embodiment in that the third imaging lens 51 is provided.
Hereinafter, in the description of the present embodiment, portions having the same configuration as those of the scanning microscope 30 according to the first reference embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

第２のＤＭＤ４９は、マイクロミラー（図示せず）が２次元配列されたものを用いることが望ましい。
また、第２のＤＭＤ４９のマイクロミラーは、ＤＭＤ７のオン状態に作動されるマイクロミラー２３´と対応するマイクロミラーがオン状態に作動されるようになっている。 The second DMD 49 is preferably a two-dimensional array of micromirrors (not shown).
In addition, the micromirror of the second DMD 49 is configured such that the micromirror corresponding to the micromirror 23 ′ activated when the DMD 7 is on is activated.

このような構成によれば、試料１９を透過して得られる蛍光は、第２の対物レンズ４７により集光されて第２の結像レンズ１５を介して第２のＤＭＤ４９に入射される。この場合において、ＤＭＤ７のマイクロミラー２３と第２のＤＭＤ４９のマイクロミラーのうち、対応するマイクロミラーがオン状態に作動されているので、第２のＤＭＤ４９を共焦点ピンホールとして機能させることができる。これにより、本実施形態に係る走査型顕微鏡４０によれば、透過型の顕微鏡であっても、通常のレーザ光を用いて、第１の対物レンズ１１の試料側焦点面における鮮明な蛍光画像を取得することができる。 According to such a configuration, the fluorescence obtained by transmitting through the sample 19 is collected by the second objective lens 47 and is incident on the second DMD 49 via the second imaging lens 15. In this case, among the micromirror 23 of the DMD 7 and the micromirror of the second DMD 49, the corresponding micromirror is turned on, so that the second DMD 49 can function as a confocal pinhole. Thereby, according to the scanning microscope 40 which concerns on this embodiment, even if it is a transmission type microscope, a clear fluorescence image in the sample side focal plane of the 1st objective lens 11 is used using a normal laser beam. Can be acquired.

なお、本実施形態においては、走査型顕微鏡４０が、試料１９を透過して得られる蛍光を、ガルバノミラー９と同期して走査する第２のガルバノミラー（図示せず）を備えることにより、試料１９の２次元的な画像を取得することとしてもよい。 In the present embodiment, the scanning microscope 40 includes a second galvanometer mirror (not shown) that scans the fluorescence obtained by transmitting through the sample 19 in synchronization with the galvanometer mirror 9. It is good also as acquiring 19 two-dimensional images.

〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態に係る走査型顕微鏡５０について、図１１および図１２を参照して説明する。
本実施形態の説明において、上述した第２の実施形態に係る走査型顕微鏡２０と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。 [ Third Embodiment]
Next, a scanning microscope 50 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the description of the present embodiment, portions having the same configuration as those of the scanning microscope 20 according to the second embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

本実施形態に係る走査型顕微鏡５０は、アスペクト比変換光学系３１によりアスペクト比を変換されたレーザ光を反射する反射部材５３と、該反射部材５３の備えるＤＭＤ部（ダイクロイックミラー部）５５と平面ミラー部５７（図１２参照）とを切替える切替手段（図示せず）とを備えている。 The scanning microscope 50 according to the present embodiment includes a reflecting member 53 that reflects the laser light whose aspect ratio is converted by the aspect ratio converting optical system 31, a DMD unit (dichroic mirror unit) 55 provided on the reflecting member 53, and a flat surface. Switching means (not shown) for switching between the mirror portion 57 (see FIG. 12) is provided.

反射部材５３は、図１２に示すように、２次元配列された複数のマイクロミラー５９を備えるＤＭＤ部５５と、単一の平面ミラーからなる平面ミラー部５７とを同一平面上に並列して備えている。
切替手段は、例えば、任意の直線移動機構からなり、レーザ光の焦点位置を中心として、ＤＭＤ部５５と平面ミラー部５７の並列方向（例えば、図１１および図１２に示す矢印Ｃの方向）に反射部材５３を往復移動させるようになっている。これにより、切替手段は、ＤＭＤ部５５が対物レンズ１１の試料側焦点位置と光学的に共役な位置となるように、反射部材５３の位置を切替えるようになっている。 As shown in FIG. 12, the reflecting member 53 includes a DMD unit 55 including a plurality of two-dimensionally arranged micromirrors 59 and a plane mirror unit 57 formed of a single plane mirror in parallel on the same plane. ing.
The switching unit includes, for example, an arbitrary linear moving mechanism, and in the parallel direction of the DMD unit 55 and the plane mirror unit 57 (for example, the direction of the arrow C shown in FIGS. 11 and 12) with the focal position of the laser light as the center The reflecting member 53 is reciprocated. As a result, the switching means switches the position of the reflecting member 53 so that the DMD unit 55 is optically conjugate with the sample-side focal position of the objective lens 11.

このように構成された本実施形態に係る走査型顕微鏡５０の作用について説明する。
ダイクロイックミラー５によって反射されたレーザ光は、反射部材５３に入射される。
試料１９の共焦点観察を行う場合には、切替手段の作動により、レーザ光がＤＭＤ部５５に入射されるように、ＤＭＤ部５５の表面に沿って反射部材５３が並進移動させられる。そして、レーザ光は、オン状態に作動されたマイクロミラー５９によって反射され、ガルバノミラー９に入射される。 An operation of the scanning microscope 50 according to the present embodiment configured as described above will be described.
The laser beam reflected by the dichroic mirror 5 enters the reflecting member 53.
When confocal observation of the sample 19 is performed, the reflecting member 53 is translated along the surface of the DMD unit 55 so that the laser beam is incident on the DMD unit 55 by the operation of the switching unit. Then, the laser beam is reflected by the micromirror 59 operated in the on state and is incident on the galvanometer mirror 9.

ここで、レーザ光がＤＭＤ部５５のマイクロミラー５９によって反射された場合には、その作用は、上記第２の実施形態に係るＤＭＤ７（図４参照）によってレーザ光が反射された場合と同様である。 Here, when the laser beam is reflected by the micromirror 59 of the DMD unit 55, the operation is the same as that when the laser beam is reflected by the DMD 7 (see FIG. 4) according to the second embodiment. is there.

一方、試料１９の反射光観察を行う場合には、切替手段の作動により、レーザ光が平面ミラー部５７に入射されるように、平面ミラー部５７の表面に沿って反射部材５３が並進移動させられる。そして、レーザ光は、単一の平面ミラーによって反射され、ガルバノミラー９に入射される。 On the other hand, when the reflected light of the sample 19 is observed, the reflecting member 53 is translated along the surface of the plane mirror unit 57 so that the laser beam is incident on the plane mirror unit 57 by the operation of the switching unit. It is done. The laser light is reflected by a single plane mirror and is incident on the galvanometer mirror 9.

ここで、レーザ光が平面ミラー部５７によって反射された場合には、レーザ光を継ぎ目のない鏡面によって反射させることにより、迷光を発生させることなく、フレア等のない鮮明なラインスキャン画像を得ることができる。 Here, when the laser beam is reflected by the plane mirror unit 57, the laser beam is reflected by a seamless mirror surface, thereby obtaining a clear line scan image without flare without generating stray light. Can do.

以上、本実施形態に係る走査型顕微鏡５０によれば、切替手段を作動させるだけの簡易な方法により、レーザ光をＤＭＤ部５５によって反射させて、鮮明な共焦点蛍光画像を取得する場合と、レーザ光を平面ミラー部５７によって反射させて、明るい反射光画像を取得する場合とを使い分けることが可能となる。 As described above, according to the scanning microscope 50 according to the present embodiment, the laser beam is reflected by the DMD unit 55 and a clear confocal fluorescence image is acquired by a simple method that only activates the switching unit. It is possible to selectively use a case where a laser beam is reflected by the plane mirror unit 57 and a bright reflected light image is acquired.

また、アスペクト比変換光学系３１の作動により、シリンドリカルレンズ３３を光軸方向に移動させることによって、反射部材５３のうち、ＤＭＤ部５５または平面ミラー部５７のどちらか一方にレーザ光の入射範囲を制限することができる。これにより、光量のロスを効果的に低減することができる。 Further, by moving the cylindrical lens 33 in the optical axis direction by the operation of the aspect ratio conversion optical system 31, the incident range of the laser beam is set on either the DMD portion 55 or the plane mirror portion 57 of the reflecting member 53. Can be limited. Thereby, the loss of light quantity can be reduced effectively.

〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態に係る走査型顕微鏡６０について、図１３を参照して説明する。
本実施形態の説明において、上述した第２の実施形態に係る走査型顕微鏡２０と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。 [ Fourth Embodiment]
Next, a scanning microscope 60 according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the description of the present embodiment, portions having the same configuration as those of the scanning microscope 20 according to the second embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

本実施形態に係る走査型顕微鏡６０は、試料１９から発せられ、ＤＭＤ７を介して戻る蛍光を一方向に走査するガルバノミラー（他のスキャン手段）６１と、その蛍光を結像させる第３の結像レンズ６３とをさらに備え、ラインセンサに代えて、ＣＣＤ等の２次元的な撮像手段からなる光検出器１７´とを備えている。 The scanning microscope 60 according to the present embodiment includes a galvanometer mirror (another scanning means) 61 that scans the fluorescence emitted from the sample 19 and returned through the DMD 7 in one direction, and a third connection for imaging the fluorescence. An image lens 63 is further provided, and a photo detector 17 ′ including a two-dimensional imaging unit such as a CCD is provided instead of the line sensor.

ガルバノミラー６１は、ＤＭＤ７により反射されて第２の結像レンズ１５を通過した蛍光を、ガルバノミラー９と同期して同じ方向に走査する。
また、第３の結像レンズ６３は、ガルバノミラー６１により走査された蛍光を集光して、光検出器１７´に入射させる。これにより、試料１９の蛍光像が、光検出器１７´の２次元的な領域において走査される。 The galvanometer mirror 61 scans the fluorescence reflected by the DMD 7 and passed through the second imaging lens 15 in the same direction in synchronization with the galvanometer mirror 9.
The third imaging lens 63 collects the fluorescence scanned by the galvanometer mirror 61 and makes it incident on the photodetector 17 ′. Thereby, the fluorescence image of the sample 19 is scanned in the two-dimensional region of the photodetector 17 ′.

以上説明したように、本実施形態に係る走査型顕微鏡６０によれば、２次元的な撮像手段からなる光検出器１７´により撮像されるので、ラインスキャン画像を取得してから２次元的な画像を構築する場合に比べて、画像をより高速に取得することができる。 As described above, according to the scanning microscope 60 according to the present embodiment, since the image is picked up by the photodetector 17 ′ including a two-dimensional image pickup unit, a two-dimensional image is obtained after the line scan image is acquired. Compared to the case of constructing an image, the image can be acquired at higher speed.

以上、本発明の各実施形態について図面を参照して説明してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではない。
例えば、第２の実施形態に係る走査型顕微鏡２０（図４参照）が、対物レンズ１１の瞳径に応じて、シリンドリカルレンズ３３の位置を光軸方向に移動させる制御部（図示せず）を備えることとしてもよい。 As mentioned above, although each embodiment of the present invention has been described with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment.
For example, the scanning microscope 20 (see FIG. 4) according to the second embodiment has a control unit (not shown) that moves the position of the cylindrical lens 33 in the optical axis direction according to the pupil diameter of the objective lens 11. It is good also as providing.

これにより、ＤＭＤ７のオン領域の大きさを変更して観察したい場合にも、光量の低下を防ぐことが可能となる。例えば、対物レンズ１１の瞳径が大きい場合には、対物レンズ１１の持つ光軸方向の分解能を損なうことなく画像を得るために、ＤＭＤ７のオン領域を小さくすることにより、共焦点ピンホールのピンホール径を小さくする必要がある。この場合、制御部の作動により、ＤＭＤ７へのレーザ光の入射範囲を狭くする方向にシリンドリカルレンズ３３を移動させる。 This makes it possible to prevent a decrease in the amount of light even when the on-region size of the DMD 7 is changed for observation. For example, when the pupil diameter of the objective lens 11 is large, in order to obtain an image without impairing the resolution of the objective lens 11 in the optical axis direction, the pin area of the confocal pinhole is reduced by reducing the ON region of the DMD 7. It is necessary to reduce the hole diameter. In this case, the cylindrical lens 33 is moved in the direction of narrowing the incident range of the laser light to the DMD 7 by the operation of the control unit.

この場合、ＤＭＤ７の各オン領域を小さくし（例えば１×１＝１の各オン領域）、これに対応させて、オン状態に作動させるマイクロミラー２３´の範囲をガルバノミラー９による走査方向に小さくすることができる。その結果、対物レンズ１１の持つ光軸方向の分解能を十分に保ちつつ、光量の低下を防ぐことが可能となる。 In this case, each ON region of the DMD 7 is reduced (for example, each ON region of 1 × 1 = 1), and the range of the micromirror 23 ′ operated in the ON state is correspondingly reduced in the scanning direction by the galvanometer mirror 9. can do. As a result, it is possible to prevent a decrease in the amount of light while sufficiently maintaining the resolution of the objective lens 11 in the optical axis direction.

一方、対物レンズ１１の瞳径が小さい場合には、共焦点ピンホールのピンホール径を大きくしても、対物レンズ１１の持つ光軸方向の分解能を大きく損なうことがない。よって、制御部の作動により、ＤＭＤ７へのレーザ光の入射範囲を広げる方向に、シリンドリカルレンズ３３を移動させる。 On the other hand, when the pupil diameter of the objective lens 11 is small, even if the pinhole diameter of the confocal pinhole is increased, the resolution of the objective lens 11 in the optical axis direction is not significantly impaired. Therefore, the cylindrical lens 33 is moved in the direction of widening the incident range of the laser light to the DMD 7 by the operation of the control unit.

この場合、ＤＭＤ７の各オン領域を大きくし（例えば、２×２＝４や３×３＝９の各オン領域）、これに対応させて、オン状態に作動させるマイクロミラー２３´の範囲をガルバノミラー９による走査方向に大きくすることができる。その結果、対物レンズ１１の持つ光軸方向の分解能を保ちつつ、試料１９から戻る光の量を増加させて、明るい画像を取得すること可能となる。 In this case, each ON region of the DMD 7 is enlarged (for example, each of the ON regions of 2 × 2 = 4 and 3 × 3 = 9), and the range of the micromirror 23 ′ that is activated in the ON state is galvanocorresponding to this It can be enlarged in the scanning direction by the mirror 9. As a result, it is possible to acquire a bright image by increasing the amount of light returning from the sample 19 while maintaining the resolution of the objective lens 11 in the optical axis direction.

また、第２の実施形態に係る走査型顕微鏡２０（図４参照）が、例えば、ロッドレンズおよびディフーザ（図示せず）をアスペクト比変換光学系３１の前段に備えていてもよい。
このようにすることで、レーザ光源１から発せられるレーザ光は、ロッドレンズおよびディフーザを通過することにより分散され、光軸上と光軸外の光量の分布が均一な光束となるように補正される。 Further, the scanning microscope 20 (see FIG. 4) according to the second embodiment may include, for example, a rod lens and a diffuser (not shown) in the previous stage of the aspect ratio conversion optical system 31.
By doing so, the laser light emitted from the laser light source 1 is dispersed by passing through the rod lens and the diffuser, and is corrected so that the distribution of the light quantity on and off the optical axis becomes a uniform light flux. The

これにより、ＤＭＤ７のオン領域に均一な光量分布を有するレーザ光が入射されるので、対物レンズ１１の試料側焦点面に沿う試料１９に対して、均一にレーザ光を照射することができるため、ムラの少ない鮮明な画像を取得することが可能となる。 As a result, laser light having a uniform light amount distribution is incident on the ON region of the DMD 7, so that the sample 19 along the sample-side focal plane of the objective lens 11 can be uniformly irradiated with the laser light. A clear image with little unevenness can be acquired.

また、各上記実施形態においては、ダイクロイックミラー５を例示して説明したが、これに代えて、例えば、ハーフミラーを採用することとしてもよい。このようにすることで、レーザ光が、対物レンズ１１によって集光されて試料１９に照射される一方、試料１９において反射された反射光が、対物レンズ１１によって集光され、ハーフミラーを透過して光検出器１７，１７´またはＣＣＤ４５に導かれる。これにより、蛍光に代えて反射光を検出することができる。
また、各上記実施形態においては、シリンドリカルレンズ２３を例示して説明したが、これに代えて、アナモフィックレンズを採用することとしてもよい。 Moreover, in each said embodiment, although the dichroic mirror 5 was illustrated and demonstrated, it may replace with this and may employ | adopt a half mirror, for example. By doing so, the laser light is collected by the objective lens 11 and applied to the sample 19, while the reflected light reflected by the sample 19 is collected by the objective lens 11 and transmitted through the half mirror. Then, the light is guided to the photodetectors 17 and 17 ′ or the CCD 45. Thereby, it can replace with fluorescence and can detect reflected light.
Moreover, in each said embodiment, although the cylindrical lens 23 was illustrated and demonstrated, it may replace with this and may employ | adopt an anamorphic lens.

本発明の第１の実施形態に係る走査型顕微鏡の概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of a scanning microscope according to a first embodiment of the present invention. 図２（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るＤＭＤを示す図であり、図２（ｂ）は、本実施形態に係るＤＭＤの動作パターンを示す図である。FIG. 2A is a diagram showing a DMD according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a diagram showing an operation pattern of the DMD according to this embodiment. 本発明の第１の実施形態に係る走査型顕微鏡の光検出器の受光面を示す図である。It is a figure which shows the light-receiving surface of the photodetector of the scanning microscope which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係る走査型顕微鏡の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the scanning microscope which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態の変形例に係る走査型顕微鏡の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the scanning microscope which concerns on the modification of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態の他の変形例に係る走査型顕微鏡の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the scanning microscope which concerns on the other modification of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態の他の変形例に係る走査型顕微鏡の光源周りの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure around the light source of the scanning microscope which concerns on the other modification of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の参考例としての発明の変形例に係る走査型顕微鏡の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the scanning microscope which concerns on the modification of invention as a reference example of this invention. 本発明の参考例としての発明の第１参考実施形態に係る走査型顕微鏡の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the scanning microscope which concerns on 1st reference embodiment of invention as a reference example of this invention. 本発明の参考例としての発明の第２参考実施形態に係る走査型顕微鏡の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the scanning microscope which concerns on 2nd reference embodiment of invention as a reference example of this invention. 本発明の第３の実施形態に係る走査型顕微鏡の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the scanning microscope which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態に係る反射部材におけるＤＭＤ部と平面ミラー部とを示す図である。It is a figure which shows the DMD part and flat mirror part in the reflection member which concern on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施形態に係る走査型顕微鏡の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the scanning microscope which concerns on the 4th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１レーザ光源（光源）
７ＤＭＤ（微小光変調要素アレイ，デジタルマイクロミラーアレイ）
９ガルバノミラー（スキャン手段）
１０走査型顕微鏡
１１対物レンズ
１７光検出器
１９試料
２３マイクロミラー（微小光変調要素）
２３´ オン状態に作動されたマイクロミラー（オン状態に作動された微小光変調要素） 1 Laser light source
7 DMD (micro light modulation element array, digital micro mirror array)
9 Galvano mirror (scanning means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Scanning microscope 11 Objective lens 17 Photo detector 19 Sample 23 Micro mirror (micro light modulation element)
23 'micro mirror activated in the on state (micro light modulation element activated in the on state)

Claims

光源と、
２次元配列された複数の微小光変調要素を備える微小光変調要素アレイと、
前記光源から発せられ、前記微小光変調要素アレイを通過した照明光を一方向に走査するスキャン手段と、
該スキャン手段により走査された照明光を集光して試料に照射する対物レンズと、
少なくとも１次元配列された複数の画素を有し、前記試料から発せられて前記照明光が通過した前記微小光変調要素と同一の微小光変調要素を通過する光を検出する光検出器とを備え、
前記微小光変調要素アレイが、前記対物レンズの試料側焦点位置と光学的に共役な位置に配置されるとともに、前記スキャン手段による走査方向に直交する方向に隣接して並ぶ全ての列の微小光変調要素の内、前記走査方向に間隔を空けた微小光変調要素をオン状態にする動作パターンで作動させられ、
前記動作パターンを変更することなく、前記スキャン手段により前記照明光を走査する走査型顕微鏡。 A light source;
A micro light modulation element array comprising a plurality of micro light modulation elements arranged two-dimensionally;
Scanning means for scanning the illumination light emitted from the light source and passed through the micro light modulation element array in one direction;
An objective lens that collects the illumination light scanned by the scanning means and irradiates the sample;
A light detector having a plurality of pixels arranged at least one-dimensionally, and detecting light emitted from the sample and passing through the same minute light modulation element as the minute light modulation element through which the illumination light has passed. ,
The minute light modulation element array is disposed at a position optically conjugate with the sample-side focal position of the objective lens, and the minute light in all rows arranged adjacent to each other in a direction orthogonal to the scanning direction by the scanning unit. Among the modulation elements, the micro light modulation elements spaced in the scanning direction are operated in an operation pattern to turn on ,
A scanning microscope that scans the illumination light by the scanning unit without changing the operation pattern .

前記光源と前記微小変調要素アレイとの間に配置され、該微小光変調要素アレイに入射される照明光束の幅を、前記走査方向に小さくするアスペクト比変換光学系を備える請求項１に記載の走査型顕微鏡。 2. The aspect ratio conversion optical system according to claim 1, further comprising an aspect ratio conversion optical system that is disposed between the light source and the minute modulation element array and reduces a width of an illumination light beam incident on the minute light modulation element array in the scanning direction. Scanning microscope.

前記アスペクト比変換光学系が、光軸方向と直交する２軸方向に曲率が異なるとともに、前記走査方向の照射幅を制限して前記照明光を前記微小光変調要素アレイに照射する異曲率レンズを備え、
該異曲率レンズが、前記アスペクト比変換光学系の前記微小光変調要素アレイ側に、光軸方向に移動可能に設けられ、光線の光軸に対する角度を一定に保ちながら前記照明光を前記微小光変調要素アレイに照射する請求項２に記載の走査型顕微鏡。 The aspect ratio conversion optical system includes a different curvature lens that has different curvatures in two axial directions orthogonal to the optical axis direction and that irradiates the minute light modulation element array with the illumination light by limiting an irradiation width in the scanning direction. Prepared,
The different curvature lens is provided on the minute light modulation element array side of the aspect ratio conversion optical system so as to be movable in the direction of the optical axis, and the illumination light is transmitted to the minute light while keeping the angle of the light beam with respect to the optical axis constant. The scanning microscope according to claim 2, which irradiates the modulation element array.

前記対物レンズの瞳径に応じて、前記異曲率レンズの位置を光軸方向に移動させる制御部を備える請求項３に記載の走査型顕微鏡。 The scanning microscope according to claim 3, further comprising a control unit that moves the position of the different curvature lens in the optical axis direction according to the pupil diameter of the objective lens.

前記対物レンズが、さらに前記試料から戻る光を集光し、
前記微小光変調要素アレイと前記光検出器との間に、前記微小光変調要素アレイを介して戻る光を前記スキャン手段と同期して同じ方向に走査する他のスキャン手段を備える請求項１から請求項４のいずれかに記載の走査型顕微鏡。 The objective lens further collects light returning from the sample,
2. Another scanning unit that scans light returning through the micro light modulation element array in the same direction in synchronization with the scanning unit is provided between the micro light modulation element array and the photodetector. The scanning microscope according to claim 4.

前記光源がレーザ光源である請求項１から請求項５のいずれかに記載の走査型顕微鏡。 The scanning microscope according to any one of claims 1 to 5, wherein the light source is a laser light source.

前記微小光変調要素がマイクロミラーである請求項１から請求項６のいずれかに記載の走査型顕微鏡。 The scanning microscope according to any one of claims 1 to 6, wherein the minute light modulation element is a micromirror.

前記検出器が、２次元配列された複数の画素を有する請求項１から請求項７のいずれに記載の走査型顕微鏡。The scanning microscope according to any one of claims 1 to 7, wherein the detector has a plurality of pixels arranged two-dimensionally.

光源と、
２次元配列された複数のマイクロミラーを備えるデジタルマイクロミラーアレイ部と、平面ミラー部とを備える反射部材と、
該反射部材の前記デジタルマイクロミラーアレイ部と前記平面ミラー部とを切替える切替手段と、
前記光源から発せられ、前記反射部材により反射される照明光を一方向に走査するスキャン手段と、
該スキャン手段により走査された照明光を集光して試料に照射する一方、該試料から戻る光を集光する対物レンズと、
少なくとも１次元配列された複数の画素を有し、前記試料から前記対物レンズおよび前記反射部材を介して戻る光を検出する光検出器とを備え、
前記デジタルマイクロミラーアレイ部が、前記対物レンズの試料側焦点位置と光学的に共役な位置に配置されるとともに、前記スキャン手段による走査方向に直交する方向に隣接する列のマイクロミラーの内、前記走査方向に間隔を空けたマイクロミラーをオン状態にする動作パターンで作動させられ、この動作パターンを変更することなく前記スキャン手段が前記照明光を走査する走査型顕微鏡。 A light source;
A reflective member comprising a digital micromirror array part comprising a plurality of micromirrors arranged two-dimensionally and a plane mirror part;
Switching means for switching between the digital micromirror array portion and the plane mirror portion of the reflecting member;
Scanning means for scanning illumination light emitted from the light source and reflected by the reflecting member in one direction;
An objective lens that collects the illumination light scanned by the scanning means and irradiates the sample while collecting the light returning from the sample;
A plurality of pixels arranged at least one-dimensionally, and a photodetector for detecting light returning from the sample through the objective lens and the reflecting member,
The digital micromirror array unit is disposed at a position optically conjugate with the sample-side focal position of the objective lens, and among the micromirrors in a row adjacent to the direction perpendicular to the scanning direction by the scanning unit, are actuated by the operation pattern of the micromirrors spaced in the scanning direction in the oN state, the scanning microscope the scanning means without changing the behavior pattern you scan the illumination light.

前記光源と前記微小変調要素アレイとの間に配置され、該微小光変調要素アレイに入射される照明光束の幅を、前記走査方向に小さくするアスペクト比変換光学系を備える請求項９に記載の走査型顕微鏡。 The aspect ratio conversion optical system according to claim 9 , further comprising an aspect ratio conversion optical system that is disposed between the light source and the minute modulation element array and reduces a width of an illumination light beam incident on the minute light modulation element array in the scanning direction. Scanning microscope.

前記アスペクト比変換光学系が、光軸方向と直交する２軸方向に曲率が異なるとともに、前記走査方向の照射幅を制限して前記照明光を前記微小光変調要素アレイに照射する異曲率レンズを備え、
該異曲率レンズが、前記アスペクト比変換光学系の前記微小光変調要素アレイ側に、光軸方向に移動可能に設けられ、光線の光軸に対する角度を一定に保ちながら前記照明光を前記微小光変調要素アレイに照射する請求項１０に記載の走査型顕微鏡。 The aspect ratio conversion optical system includes a different curvature lens that has different curvatures in two axial directions orthogonal to the optical axis direction and that irradiates the minute light modulation element array with the illumination light by limiting an irradiation width in the scanning direction. Prepared,
The different curvature lens is provided on the minute light modulation element array side of the aspect ratio conversion optical system so as to be movable in the direction of the optical axis, and the illumination light is transmitted to the minute light while keeping the angle of the light beam with respect to the optical axis constant. The scanning microscope according to claim 10 , which irradiates the modulation element array.

前記対物レンズの瞳径に応じて、前記異曲率レンズの位置を光軸方向に移動させる制御部を備える請求項１１に記載の走査型顕微鏡。 The scanning microscope according to claim 11 , further comprising a control unit that moves a position of the irregular curvature lens in an optical axis direction according to a pupil diameter of the objective lens.