JP6009837B2 - レーザ顕微鏡および受光感度延命方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ顕微鏡および光検出器の受光感度延命方法に関するものである。

従来、複数の光検出器からなるマルチＣＨ光検出器の感度補正をリアルタイムで行う走査型レーザ顕微鏡が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の走査型レーザ顕微鏡は、標本において発生された蛍光をスペクトル成分に分光する分光素子と、分光素子により分光された蛍光のスペクトル成分を一括して検出する複数の受光素子からなるマルチＣＨ光検出器とを備え、各受光素子の受光感度にばらつきが発生した場合に、マルチＣＨ光検出器の印加電圧を変更する回路的な補整方法により、各受光素子の感度ばらつきを補正することとしている。

特開２００６−５８２３７号公報

しかしながら、使用によって劣化した受光素子は、その後に受光感度が自然に復帰することはなく、劣化が進めば、印加電圧の変更による補正では対応可能な範囲を超えてしまい、もはや受光素子の受光感度を補正することができないという問題がある。また、印加電圧の変更による受光素子の感度補正は、ノイズ成分も増幅してしまうため、過度な補正は明瞭な画像の障害となるという問題がある。

本発明は、受光素子の受光感度を延命し長期間使用することができるレーザ顕微鏡および受光感度延命方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、光源から発せられたレーザ光を標本に照射し、該標本から戻る戻り光を集光する対物レンズと、前記戻り光を受光して光電変換する受光素子を有する光検出器と、前記対物レンズにより集光された前記戻り光を前記光検出器の前記受光素子に入射させる入射光学系と、前記受光素子に入射する前記戻り光の入射位置を同一の前記受光素子の他の位置に変更する入射位置変更部とを備えるレーザ顕微鏡を提供する。

本発明によれば、光源から発せられたレーザ光を対物レンズによって標本に照射することにより標本から戻る戻り光が対物レンズによって集光され、入射光学系を介して光検出器の受光素子によって受光される。そして、受光素子により戻り光が光電変換されることで、標本の画像情報を取得して標本を観察することができる。

ここで、受光素子は、光を受光し続けると、光の入射位置において組成が破壊されて受光感度が劣化することがあるが、光を受光するのに必要な範囲は、受光素子における光を入射可能な範囲全体の一部である。そこで、入射位置変更部により、入射光学系によって受光素子に入射させる戻り光の入射位置を変更することで、受光素子の劣化していない未使用な範囲を有効に利用することができる。これにより、受光素子の受光感度を延命し長期間使用することができる。例えば、図５は、受光素子内でスペクトル分散方向に垂直な方向に受光面の相対位置を移動させた際の輝度値の変化を示した図であるが、受光素子内の受光感度は均一であり、その誤差は戻り光の入射位置を変更しても問題にならないレベルであることが分かる。

上記発明においては、前記対物レンズにより集光された前記戻り光をスペクトル成分に分光する分光素子を備え、前記入射位置変更部が、前記受光素子における前記戻り光の入射位置を前記スペクトル成分の分光方向に直交する方向に変更することとしてもよい。

このように構成することで、分光素子により分光された戻り光のスペクトル成分を検出して、波長ごとの戻り光の光量を検出することができる。この場合において、入射位置変更部により、受光素子における戻り光を入射可能な範囲の中でスペクトル成分の分光方向に直交する方向に存在する未使用な範囲を有効に利用して、受光素子の受光感度を延命することができる。
本発明は、光源から発せられたレーザ光を標本に照射し、該標本から戻る戻り光を集光する対物レンズと、前記対物レンズにより集光された前記戻り光をスペクトル成分に分光する分光素子と、前記戻り光を受光して光電変換する受光素子を有する光検出器と、前記対物レンズにより集光された前記戻り光を前記光検出器の前記受光素子に入射させる入射光学系と、前記受光素子に入射する前記戻り光の入射位置を変更する入射位置変更部とを備え、前記入射位置変更部が、前記受光素子における前記戻り光の入射位置を前記スペクトル成分の分光方向に直交する方向に変更するレーザ顕微鏡を提供する。

また、上記発明においては、前記光検出器が、前記分光素子による前記スペクトル成分の分光方向に沿って配列された複数の前記受光素子を備えることとしてもよい。
このように構成することで、分光素子によりスペクトル成分に分光された戻り光を無駄なく複数の受光素子に入射させ、これらの受光素子により所望のスペクトル成分を選択的に１度に検出することができる。これにより、迅速かつ効率的に分光検出を行うことができる。

また、上記発明においては、前記入射位置変更部が、前記分光素子により前記スペクトル成分に分光された戻り光の光路を、光路長が異なる２つの光路に切替える光路切替部として機能することとしてもよい。

このように構成することで、光路切替部により、分光素子によってスペクトル成分に分光された戻り光の焦点距離を変えて、光検出器に入射させる分光分解能を切替えることができる。この場合において、入射位置変更部が光路切替部として機能することにより、戻り光の光路を切替えるための特別な機構を設ける必要がなく、装置を簡略化することができる。

また、上記発明においては、前記入射位置変更部が、前記光源の起動時に前記受光素子における前記戻り光の入射位置を変更することとしてもよい。
このように構成することで、受光素子における一定位置に無駄に戻り光が受光されるのを防止し、受光素子の受光感度をより効率的に延命することができる。

また、上記発明においては、前記受光素子ごとの受光感度を測定する感度測定部と、該感度測定部により測定された前記受光素子ごとの受光感度と前記複数の受光素子における前記戻り光の入射位置とを対応付けて記憶する記憶部と、該記憶部により記憶されている前記受光素子ごとの受光感度と前記感度測定部により新たに測定された前記受光素子ごとの受光感度との差分を計測する計測部とを備え、該計測部により計測された前記差分が所定の閾値よりも大きい場合に、前記入射位置変更部が前記複数の受光素子における前記戻り光の入射位置を変更し、前記記憶部が前記入射位置変更部により変更された前記複数の受光素子における前記戻り光の入射位置とその入射位置において前記感度測定部により測定された前記受光素子ごとの受光感度とを対応付けて記憶することとしてもよい。

このように構成することで、計測部により計測される受光素子ごとの受光感度の差分が大きくなった場合、すなわち、受光素子の受光感度にばらつきが生じるようになった場合に、受光素子における劣化していない未使用な範囲を有効に利用して、受光素子の受光感度を延命することができる。また、受光素子における戻り光の入射位置を変更する度に感度測定部により測定されて記憶部に記憶される受光素子ごとの受光感度を更新することで、光検出器を効率的に長期にわたり使用することができる。

また、上記発明においては、前記感度測定部が、前記対物レンズによる前記レーザ光の照射位置に配置した反射ミラーからの反射光を用いて、前記受光素子の受光感度を測定することとしてもよい。
このように構成することで、受光素子ごとの受光感度を簡易に測定することができる。

また、上記発明においては、前記レーザ光の光路上に該レーザ光を折返す折返し部材を挿脱可能な切替機構を備えることとしてもよい。
このように構成することで、対物レンズによるレーザ光の照射位置に反射ミラーを配置する手間をかけることなく、切替機構によりレーザ光の光路上に折返し部材を配置するだけで、感度測定部により受光素子ごとの受光感度を測定することができる。

また、上記発明においては、前記切替機構が、前記レーザ光を前記対物レンズに入射させる光学素子と前記折返し部材とを前記レーザ光の光路に選択的に配置可能としてもよい。
このように構成することで、切替機構により、レーザ光の光路上に折返し部材を配置するか光学素子を配置するかを切替えるだけで、光検出器の受光感度の測定と標本の観察とを切替えることができる。

また、上記発明においては、前記光源から発せられた前記レーザ光を反射して前記標本上で走査させる走査部と、該走査部と前記対物レンズとの間の前記レーザ光の光路から外れた位置に配置された、前記レーザ光を折返し可能な折返し部材とを備え、前記走査部が、前記折返し部材に向けて前記レーザ光を反射可能としてもよい。

このように構成することで、走査部によりレーザ光を標本上で走査させることにより、標本におけるレーザ光の走査範囲を観察することができる。この場合において、走査部により折返し部材に向けてレーザ光を反射するだけで、受光素子の検出感度を簡易に測定することができる。

本発明は、光源からレーザ光を発して標本に照射することにより該標本から戻る戻り光を光検出器の受光素子に入射させ、該受光素子により前記戻り光を受光して前記標本を観察するレーザ顕微鏡に使用される前記受光素子の受光感度延命方法であって、前記受光素子の受光感度が劣化した場合に、前記受光素子における前記戻り光の入射位置を異なる位置に変更する受光感度延命方法を提供する。

本発明によれば、光検出器の受光素子における戻り光の入射位置を異なる位置に変更することで、受光素子における劣化していない未使用な範囲を有効に利用することができる。したがって、受光素子の受光感度を延命して長期間使用することができる。

本発明によれば、受光素子の受光感度を延命し長期間使用することができるという効果を奏する。

本発明の第１実施形態に係るレーザ顕微鏡を示す概略構成図である。 図１の光検出器を示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係るレーザ顕微鏡を示す概略構成図である。 図３の光検出器を示す平面図である。 図４の光検出器の受光素子内について、チャンネル内をスペクトル分散方向（スペクトル成分の分光方向）に垂直な方向（直交する方向）に受光面の相対位置を移動（横軸）させた際の輝度値（縦軸）の変化を示した図である。 本発明の第３実施形態に係るレーザ顕微鏡を示す概略構成図である。 本発明の第３実施形態の第１変形例に係るレーザ顕微鏡を示す概略構成図である。 本発明の第３実施形態の第２変形例に係るレーザ顕微鏡を示す概略構成図である。 本発明の第３実施形態の第３変形例に係るレーザ顕微鏡を示す概略構成図である。 図９のターレットを示す斜視図である。 本発明の第３実施形態の第４変形例に係るレーザ顕微鏡を示す概略構成図である。

〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係るレーザ顕微鏡および受光感度延命方法について図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るレーザ顕微鏡１００は、図１に示されるように、標本Ｓを載置するステージ１と、レーザ光を発するレーザユニット１０と、レーザユニット１０から発せられたレーザ光を反射して標本Ｓ上で走査させる走査部２３を有する照明光学系２０と、照明光学系２０からのレーザ光を標本Ｓに照射し、標本Ｓにおいて発生した蛍光（戻り光）を集光する対物レンズ５と、対物レンズ５により集光された蛍光を検出する検出器（光検出器）４５を有する検出光学系３０と、検出光学系３０を制御する制御部（入射位置変更部）７とを備えている。図１において、符合３は照明光学系２０からのレーザ光を対物レンズ５に向けて反射する反射ミラーを示している。

レーザユニット１０は、レーザ光を発生するレーザ光源１１と、レーザ光源１１において発生したレーザ光の波長選択および強度調整を制御するＡＯＴＦ（Ａｃｏｕｓｔｏ−Ｏｐｔｉｃ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｆｉｌｔｅｒ：音響光学素子）１３とを備えている。このレーザユニット１０は、レーザ光源１１からレーザ光を発生させてＡＯＴＦ１３によりその波長選択および強度調整を制御することにより、所定の波長域で所定の強度のレーザ光を発することができるようになっている。

照明光学系２０は、レーザユニット１０から入射されるレーザ光を走査部２３に向けて反射する一方、標本Ｓからの蛍光を透過させる励起ダイクロイックミラー（励起ＤＭ）２１と、ガルバノミラーのような走査部２３と、走査部２３により反射されたレーザ光を集光する瞳投影レンズ（ＰＬ）２５と、瞳投影レンズ２５により集光されたレーザ光をコリメートする結像レンズ（ＴＬ）２７とを備えている。

走査部２３は、例えば、互いに近接配置された一対のガルバノミラー（図示略）を備えている。これら一対のガルバノミラーは、それぞれレーザ光の光軸に交差する揺動軸回りに揺動可能に設けられている。この走査部２３は、一対のガルバノミラーの揺動角度に応じてレーザ光を偏向することができるようになっている。

検出光学系３０は、検出器４５の他、励起ダイクロイックミラー２１を透過した蛍光を集光する集光レンズ３１と、集光レンズ３１により集光された蛍光の一部を通過させるピンホール３３と、ピンホール３３を通過した蛍光を反射する反射ミラー３５，３７と、反射ミラー３７により反射された蛍光を集光する集光レンズ３９と、集光レンズ３９により集光された蛍光を検出器４５に向けて反射する入射位置切替ミラー（入射光学系）４１と、入射位置切替ミラー４１からの蛍光を反射して検出器４５に入射させる反射ミラー４３とを備えている。

検出器４５としては、例えば、図２に示すようなサイドオンタイプのＰＭＴ（Ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ Ｔｕｂｅ、光電子増倍管）、または、図示しないヘッドオンタイプのＰＭＴが用いられる。この検出器４５は、蛍光を受光して光電変換する受光素子４６を備えている。

ピンホール３３は、例えば、５０〜８００ｕｍのピンホール径を有している。このピンホール３３は、対物レンズ５の焦点位置と共役な位置に配置されており、標本Ｓにおける対物レンズ５の焦点位置において発生した蛍光のみを通過させるようになっている。

入射位置切替ミラー４１は、蛍光の光軸に交差する軸回りに角度を変更することができるようになっている。この入射位置切替ミラー４１は、軸回りの角度を変更することにより、検出器４５の受光素子４６に入射させる蛍光の入射位置を光軸に沿う方向に変更することができるようになっている。

制御部７は、図示しない入力部に入力されるユーザからの指示により、入射位置切替ミラー４１の軸回りの角度を変更するようになっている。これにより、制御部７は、入射位置切替ミラー４１の角度に応じて、検出器４５の受光素子４６に入射させる蛍光の入射位置を変更することができるようになっている。受光素子４６における蛍光の入射位置は、予め決めておいた位置に変更することとしてもよいし、レーザ顕微鏡１００の起動時にランダムに決定した位置に変更することとしてもよい。

本実施形態に係る受光感度延命方法について説明する。
本実施形態に係る受光感度延命方法は、検出器４５の受光素子４６の受光感度が劣化した場合に、ユーザが入力部に入射位置切替の指示を入力し、制御部７によって入射位置切替ミラー４１の軸回りの角度を変更することで、検出器４５の受光素子４６における蛍光の入射位置を異なる位置に変更するようになっている。

このように構成されたレーザ顕微鏡１００および受光感度延命方法の作用について説明する。
本実施形態に係るレーザ顕微鏡１００により標本Ｓを観察するには、まず、ステージ１に標本Ｓを載置し、レーザユニット１０から所定の波長域で所定の強度のレーザ光を発する。

レーザユニット１０から発せられたレーザ光は、励起ダイクロイックミラー２１により反射された後、走査部２３により反射されて瞳投影レンズ２５により集光される。そして、レーザ光は、結像レンズ２７によりコリメートされ、反射ミラー３を介して対物レンズ５により標本Ｓに照射される。

レーザ光が照射されることにより標本Ｓにおいて蛍光が発生すると、その蛍光は対物レンズ５により集光され、反射ミラー３、結像レンズ２７、瞳投影レンズ２５、走査部２３を介してレーザ光の光路を戻り、励起ダイクロイックミラー２１を透過してレーザ光から分離される。

励起ダイクロイックミラー２１を透過した蛍光は、集光レンズ３１により集光され、その内の標本Ｓにおける対物レンズ５の焦点位置において発生した蛍光のみがピンホール３３を通過する。そして、ピンホール３３を通過した蛍光は、反射ミラー３５，３７、集光レンズ３９を介して入射位置切替ミラー４１により反射され、反射ミラー４３を介して検出器４５に入射される。検出器４５においては、受光素子４６により蛍光が受光されて光電変換される。これにより、図示しない画像生成部により、標本Ｓの画像情報を取得して標本を観察することができる。

ここで、受光素子４６は、蛍光を受光し続けると、蛍光の入射位置において組成が破壊されて受光感度が劣化することがある。
受光素子４６の受光感度が劣化した場合は、ユーザにより入力部を介して、受光素子４６におけるレーザ光の入射位置を切替える指示を入力する。

ユーザから入射位置の切替指示が入力されると、制御部７により、入射位置切替ミラー４１の軸回りの角度が変更される。これにより、入射位置切替ミラー４１によって反射されて受光素子４６に入射される蛍光の入射位置が、予め決めておいた他の未使用の位置または起動時にランダムに決定した他の未使用の位置に変更される。

受光素子４６において、蛍光を受光するのに必要な範囲は蛍光を入射可能な範囲全体の一部であるので、受光素子４６における蛍光の入射位置を変更することで、受光素子４６の劣化していない未使用な範囲を有効に利用することができる。この結果、標本Ｓからの蛍光を受光素子４６によって正常な感度で受光させ、明瞭な画像を取得することができる。

以上説明したように、本実施形態に係るレーザ顕微鏡１００および受光感度延命方法によれば、検出器４５の受光素子４６の感度が劣化した場合に、入射位置切替ミラー４１により、受光素子４６に入射させる蛍光の入射位置を未使用の範囲に変更することで、受光素子４６の受光感度を延命することができる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係るレーザ顕微鏡および受光感度延命方法について説明する。
本実施形態に係るレーザ顕微鏡２００は、図３に示すように、検出光学系３０が、蛍光をスペクトル成分に分光する（Ｇｒａｔｉｎｇ）回折格子等の分光素子１３６を備え、検出器４５に代えて、分光素子１３６によるスペクトル成分の分光方向に沿って配列された複数の受光素子１４６を有する検出器１４５を備える点で第１実施形態と異なる。
以下、第１実施形態に係るレーザ顕微鏡１００および受光感度延命方法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。

分光素子１３６は、反射ミラー３５，３７の間に配置され、反射ミラー３５により反射された蛍光のスペクトル成分を一方向に分光するようになっている。
検出器１４５としては、例えば、多チャンネルＰＭＴ（Ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ Ｔｕｂｅ、光電子増倍管器）が用いられる。

検出器１４５には、図４に示すように、分光素子１３６による蛍光のスペクトル成分の分光方向に沿って、複数（例えば、ＣＨ（チャンネル)１〜ＣＨ３２の３２個）の受光素子１４６が１次元的に配列されている。各受光素子１４６は、入射位置切替ミラー４１により反射されてそれぞれの受光面上に集光された蛍光のスペクトル成分を検出するようになっている。

入射位置切替ミラー４１は、軸回りの角度を変更することにより、各受光素子１４６における蛍光の入射位置をスペクトル成分の分光方向に直交する方向、すなわち、各受光素子１４６における蛍光の光軸方向に変更することができるようになっている。

このように構成されたレーザ顕微鏡２００および受光感度延命方法の作用について説明する。
本実施形態に係るレーザ顕微鏡２００により標本Ｓを観察する場合は、第１実施形態と同様に、レーザユニット１０からレーザ光を発して標本Ｓに照射する。標本Ｓにおいて発生した蛍光は、対物レンズ５により集光されて照明光学系２０を介してピンホール３３を通過し、反射ミラー３５により反射されて分光素子１３６によりスペクトル成分に分光される。

分光素子１３６によりスペクトル成分に分光された蛍光は、反射ミラー３７により反射されて集光レンズ３９により集光され、入射位置切替ミラー４１および反射ミラー４３を介して検出器１４５の各受光素子１４６の受光面上にそれぞれ入射させられる。これにより、受光素子１４６ごとにそれぞれスペクトル成分が検出される。

したがって、分光素子１３６によりスペクトル成分に分光した蛍光を無駄なく複数の受光素子１４６に入射させて、これらの受光素子１４６により所望のスペクトル成分を選択的に１度に検出することができる。これにより、迅速かつ効率的に分光検出を行うことができる。

この場合において、検出器１４５の受光素子１４６の受光感度が劣化した場合は、まず、レーザ顕微鏡２００を起動して初期化する。そして、ユーザにより、入力部を介して入射位置の切替指示を入力する。

ユーザから入射位置の切替指示が入力されると、制御部７によって、入射位置切替ミラー４１の軸回りの角度が変更される。その結果、各受光素子１４６における蛍光の入射位置がスペクトル成分の分光方向に直交する方向に変更される。このようにした場合、図５に示すように、同一チャンネル（受光素子１４６）内の受光感度均一性（Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）は問題にならないレベルであることが分かる。

これにより、本実施形態に係るレーザ顕微鏡２００および受光感度延命方法によれば、各受光素子１４６における蛍光を入射可能な範囲の中でスペクトル成分の分光方向に直交する方向に存在する未使用な範囲を有効に利用して、受光素子１４６の受光感度を延命することができる。

〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態に係るレーザ顕微鏡および受光感度延命方法について説明する。
本実施形態に係るレーザ顕微鏡３００は、図６に示すように、反射ミラー３７に代えて、分光素子１３６により分光された蛍光のスペクトル成分の分散方向に移動可能な移動可能ミラー２３７を備え、また、制御部７に代えて、検出器１４５の複数の受光素子１４６の感度の補正等を行う制御装置２５０を備える点で第１実施形態および第２実施形態と異なる。
以下、第１実施形態および第２実施形態に係るレーザ顕微鏡１００，２００および受光感度延命方法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。

移動可能ミラー２３７は、分光素子１３６によりスペクトル成分に分光された蛍光を入射位置切替ミラー４１に向けて反射するようになっている。この移動可能ミラー２３７は、蛍光のスペクトル成分の分散方向に移動することにより、検出器１４５のＣＨ１からＣＨ３２までの各受光素子１４６の光電面上で蛍光を一方向に走査させることができるようになっている。

制御装置２５０は、走査部２３、分光素子１３６、移動可能ミラー２３７、入射位置切替ミラー４１、および、検出器１４５等を制御する制御部（入射位置変更部）２０７と、記憶部２６１と、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ、感度測定部、計測部）２６３と、アナログ演算回路２６５とを備えている。

検出器１４５は、各受光素子１４６により受光した蛍光を光電変換して得られる電気信号を、各受光素子１４６における蛍光の入射位置に関する入射位置情報ととともにアナログ演算回路２６５に送るようになっている。
アナログ演算回路は、検出器１４５から送られてくる電気信号を演算処理し、画像情報として入射位置情報とともにＰＣ２６３に送るようになっている。

ＰＣ２６３は、制御部２０７により制御され、アナログ演算回路２６５から送られてくる画像情報に基づき画像を生成するようになっている。また、ＰＣ２６１は、受光素子１４６ごとに画像の輝度情報を取得するようになっている。また、ＰＣ２６１は、受光素子１４６ごとに、取得した輝度情報に基づいて、それぞれの受光感度に対応する感度補正ゲインを算出するようになっている。

ＰＣ２６１により算出された各受光素子１４６の感度補正ゲインは、各受光素子１４６における蛍光の入射位置に対応付けられて記憶部２６１に記憶されるようになっている。さらに、ＰＣ２６１は、記憶部２６１により記憶されている各受光素子１４６の感度補正ゲインと、新たに測定した各受光素子１４６の感度補正ゲインとの差分を計測し、差分が所定の閾値より大きいか否かを判定するようになっている。

このように構成されたレーザ顕微鏡３００および受光感度延命方法の作用について説明する。
本実施形態に係るレーザ顕微鏡３００により標本Ｓを観察する方法については、蛍光を反射ミラー３７に代えて移動可能ミラー２３７により反射する点以外は第２実施形態のレーザ顕微鏡２００と同様であるので説明を省略する。

次に、検出器１４５の受光素子１４６の感度を補正する場合について説明する。
本実施形態に係るレーザ顕微鏡３００および受光感度延命方法においては、工場出荷時において、製造メーカにより次の処置を行う。
まず、ステージ１上にミラー標本（反射ミラー）Ｓ´を載置し、励起ダイクロイックミラー２１として、レーザユニット１０から発せられるレーザ光を反射する一方、ミラー標本Ｓ´から戻るレーザ光の反射光（戻り光）を透過する特性を有する素子（例えば、波長依存特性がなく、受光した光を一定の比率で反射し、残りを透過する特性を持つダイクロックミラー。）を配置する。また、ピンホール３３のピンホール径を絞り、制御部２０７により、入射位置切替ミラー４１を初期位置（光軸中心）に設定する。

次に、検出器１４５の各受光素子１４６の感度補正ゲインを取得する。
まず、レーザユニット１０からレーザ光を発してミラー標本Ｓ´に照射し、制御部２０７により走査部２３を制御してミラー標本Ｓ´上でレーザ光を走査させる。そして、ミラー標本Ｓ´において反射されて励起ダイクロイックミラー２１を透過した反射光を検出器１４５により検出して光電変換し、その電気信号をアナログ演算回路２６５により演算処理して、ＰＣ２６３によりミラー標本Ｓ´のＸＹ画像を生成する。

次いで、制御部７により、分光素子１３６による蛍光のスペクトル分散方向に移動可能ミラー２３７を移動させ、ＣＨ１からＣＨ３２までの各受光素子１４６の光電面上で反射光を走査させる。そして、ＰＣ２６１により、受光素子１４６ごとに画像が最も明るくなるピーク時の輝度を取得する。この場合において、検出器１４５の出力が飽和状態にならないように、制御部２０７から検出器１４５に印加する電圧を調整したり、または、レーザユニット１０のレーザ出力を調整したりする。

次いで、ＰＣ２６３において、取得した輝度が最も高い受光素子１４６を１００として規格化し、各受光素子１４６の感度補正ゲインを算出する。例えば、ＣＨ１〜ＣＨ３２の各受光素子１４６のうち、最大輝度（ＭａｘＬ）がＣＨ１６の受光素子１４６の輝度で、ＭａｘＬ＝３８００とする。この場合は、例えば、ＣＨ１の受光素子１４６の最大輝度（Ｍａｘ１）が２６００とすると、ＣＨ１の受光素子１４６の感度補正ゲインは、（１００／ＭａｘＬ）×Ｍａｘ１＝６８（小数点以下四捨五入）となる。

ＰＣ２６３により算出された各受光素子１４６の感度補正ゲインは、各受光素子１４６における反射光の入射位置に対応付けられて記憶部２６１に記憶される。他のＣＨ２〜ＣＨ３２の受光素子１４６についても同様である。
ここまでの作業が製造メーカにより納品前に実施される。

次に、納品後のレーザ顕微鏡３００のメンテナンス時において、ユーザが次に処置を行う。
まず、ＰＣ２６３により、納品前の感度補正ゲインの取得と同様の方法で、納品後の感度補正ゲインを取得する。納品後の感度補正ゲインが取得されると、ＰＣ２６３により、取得した納品後の感度補正ゲインと、記憶部２６１に記憶されている納品前の感度補正ゲインとが比較される。両者の差分が所定の閾値よりも大きい場合（例えば、２倍以上の場合）は感度劣化とみなし、受光素子１４６の受光感度延命方法を実行する。

具体的には、ステージ１にミラー標本Ｓ´を載置するとともに、励起ダイクロイックミラー２１として、レーザユニット１０から発せられるレーザ光を反射する一方、ミラー標本Ｓ´から戻るレーザ光の反射光を透過する特性を有する素子（例えば、波長依存特性がなく、受光した光を一定の比率で反射し、残りを透過する特性を持つダイクロックミラー。）を配置し、ピンホール３３のピンホール径を絞る。

次いで、レーザユニット１０からレーザ光を発してミラー標本Ｓ´に照射し、制御部２０７により走査部２３を制御してミラー標本Ｓ´上でレーザ光を走査させる。そして、ミラー標本Ｓ´において反射された反射光を検出器１４５により検出して光電変換し、その電気信号をアナログ演算回路２６５により演算処理して、ＰＣ２６３によりミラー標本Ｓ´のＸＹ画像を生成する。

そして、制御部２０７により入射位置切替ミラー４１の角度を変更しながら、感度劣化が最も進行している受光素子１４６の輝度をスペクトル成分の分散方向に直交する方向にサンプリングし、ＰＣ２６３により、その受光素子１４６におけるもっとも輝度が高い位置（最適な位置）を探す。

受光素子１４６における最適な位置が決定したら、納品前のレーザ顕微鏡３００の感度補正ゲインの取得と同様の方法で、再度、各受光素子１４６の感度補正ゲインを取得する。そして、ＰＣ２６３により、新たに取得した感度補正ゲインと、記憶部２６１に記憶されている納品前の感度補正ゲインと比較して、感度が復帰しているか否か、すなわち、差分が所定の閾値以下か否かを確認する。輝度が復帰している場合は、各受光素子１４６の感度補正ゲインとそれぞれ受光素子１４６における反射光の新たな入射位置とを対応付けて記憶部２６１に記憶させ、納品後のメンテナンスを終了する。

本実施形態においては、受光素子１４６における反射光の新たな入射位置の取得は、サンプリングを行わずに反射光の設計的なスポットサイズから得られる規定量を動かす手段を用いることとしてもよい。

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、第１変形例としては、図７に示すように、入射位置切替ミラー４１が、分光素子１３６によりスペクトル成分に分光された蛍光の光路を、光路長が異なる２つの光路に切替える光路切替部として機能することとしてもよい。

この場合、入射位置切替ミラー４１を軸回りに９０°回転させることにより、集光レンズ３９から入射される蛍光を反射ミラー４３に向けて反射する光路と、反射ミラー４３とは反対方向に反射する光路とに切替えることとすればよい。

また、光路には、蛍光をリレーするリレーレンズ２５１，２５９と、リレーレンズ２５１，２５９によりリレーされる蛍光を反射して入射位置切替ミラー４１に異なる方向から戻し、入射位置切替ミラー４１により反射ミラー４３に向けて再度反射させる３つの反射ミラー２５３，２５５，２５７とを配置することとすればよい。

このようにすることで、リレーレンズ２５１，２５９および反射ミラー２５３，２５５，２５７を経由する分だけ、分光素子１３６からの焦点距離が長くなる。したがって、検出器１４５に入射される蛍光の分光分解能は短い光路と比較し高くすることができる。

本変形例によれば、入射位置切替ミラー４１により、分光素子１３６によってスペクトル成分に分光された蛍光の焦点距離を変えて、検出器１４５に入射させる蛍光の分光分解能を切替えることができる。この場合において、入射位置切替ミラー４１が光路切替部として機能することにより、蛍光の光路と光路とを切替えるための特別な機構を設ける必要がなく、装置を簡略化することができる。

また、第２変形例としては、図８に示すように、レーザ光の光路上に、レーザ光を同一の光路に沿って折返す全反射ミラー（折返し部材）２７１を挿脱可能な切替機構２７３を備えることとしてもよい。

この場合、切替機構２７３により、例えば、瞳投影レンズ２５と結像レンズ２７との間のレーザ光の光路上に全反射ミラー２７１を挿入して、全反射ミラー２７１により、瞳投影レンズ２５から入射されるレーザ光を同一の光路に沿って折返すことができるようにすればよい。

また、全反射ミラー２７１によりレーザ光を折返す場合は、励起ダイクロイックミラー２１として、レーザユニット１０から発せられるレーザ光を反射する一方、ミラー標本Ｓ´から戻るレーザ光の反射光を透過する特性を有する素子（例えば、波長依存特性がなく、受光した光を一定の比率で反射し、残りを透過する特性を持つダイクロックミラー。）を配置することとすればよい。

このようにすることで、対物レンズ５によるレーザ光の照射位置にミラー標本Ｓ´を配置する手間をかけることなく、切替機構２７３によりレーザ光の光路上に全反射ミラー２７１を配置するだけで、ＰＣ２６３により各受光素子１４６の受光感度を測定することができる。

また、第３変形例としては、図９および図１０に示すように、レーザ光の光路上に反射ミラー３とレーザ光を同一の光路に沿って折返すコーナキューブ（折返し部材）２７５とを選択的に配置可能なターレット（切替機構）２７７を備えることとしてもよい。図１０は、８連のターレット２７７を例示している。

この場合、ターレット２７７に所定の回転軸の周りに周方向に間隔をあけて反射ミラー３とコーナキューブ２７５とを取付け、ターレット２７７を回転軸回りに回転することにより、レーザ光および蛍光の光路上に反射ミラー３とコーナキューブ２７５とを選択的に配置することとすればよい。

このようにすることで、ターレット２７７により、レーザ光の光路上に反射ミラー３を配置するかコーナキューブ２７５を配置するかを切替えるだけで、検出器４５の受光感度の測定と標本Ｓの観察とを簡易に切替えることができる。

また、第４変形例としては、図１１に示すように、走査部２３と対物レンズ５との間のレーザ光の光路から外れた位置に配置されたコーナキューブ２７５を備えることとしてもよい。この場合、走査部２３により、励起ダイクロイックミラー２１から入射されるレーザ光をコーナキューブ２７５に向けて反射可能とすればよい。また、コーナキューブ２７５が、走査部２３から入射されるレーザ光を同一の光路に沿って走査部２３に折返すこととすればよい。

このようにすることで、対物レンズ５によるレーザ光の照射位置にミラー標本Ｓ´を配置する手間をかけることなく、走査部２３によりコーナキューブ２７５に向けてレーザ光を反射するだけで、受光素子４６の検出感度を簡易に測定することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本発明を上記の各実施形態に適用したものに限定されることなく、これらの実施形態を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定されるものではない。

また、例えば、上記各実施形態およびその変形例においては、入射位置切替ミラー４１を制御することにより検出器４５，１４５の受光素子４６、１４６における蛍光の入射位置を変更することとしたが、これに代えて、例えば、検出器４５，１４５を蛍光の光軸に沿う方向に移動可能に設け、制御部７，２０７が、検出器４５，１４５を蛍光の光軸に沿う方向に移動させることにより、受光素子４６，１４６における蛍光の入射位置を変更することとしてもよい。

５ 対物レンズ
７，２０７ 制御部（入射位置変更部、計測部）
１１ レーザ光源（光源）
２３ 走査部
４１ 入射位置切替ミラー（入射光学系）
４５，１４５ 検出器（光検出器）
４６，１４６ 受光素子
１３６ 分光素子
２６１ 記憶部
２６３ ＰＣ（感度測定部）
２７１ 全反射ミラー（折返し部材）
２７３ ターレット（切替機構）
２７５ コーナキューブ（折返し部材）
２７７ ターレット
１００，２００，３００ レーザ顕微鏡

Claims (12)

1. 光源から発せられたレーザ光を標本に照射し、該標本から戻る戻り光を集光する対物レンズと、
   前記戻り光を受光して光電変換する受光素子を有する光検出器と、
   前記対物レンズにより集光された前記戻り光を前記光検出器の前記受光素子に入射させる入射光学系と、
   前記受光素子に入射する前記戻り光の入射位置を同一の前記受光素子の他の位置に変更する入射位置変更部とを備えるレーザ顕微鏡。
2. 光源から発せられたレーザ光を標本に照射し、該標本から戻る戻り光を集光する対物レンズと、
   前記対物レンズにより集光された前記戻り光をスペクトル成分に分光する分光素子と、
   前記戻り光を受光して光電変換する受光素子を有する光検出器と、
   前記対物レンズにより集光された前記戻り光を前記光検出器の前記受光素子に入射させる入射光学系と、
   前記受光素子に入射する前記戻り光の入射位置を変更する入射位置変更部とを備え、
   前記入射位置変更部が、前記受光素子における前記戻り光の入射位置を前記スペクトル成分の分光方向に直交する方向に変更するレーザ顕微鏡。
3. 前記対物レンズにより集光された前記戻り光をスペクトル成分に分光する分光素子を備え、
   前記入射位置変更部が、前記受光素子における前記戻り光の入射位置を前記スペクトル成分の分光方向に直交する方向に変更する請求項１に記載のレーザ顕微鏡。
4. 前記光検出器が、前記分光素子による前記スペクトル成分の分光方向に沿って配列された複数の前記受光素子を備える請求項２または請求項３に記載のレーザ顕微鏡。
5. 前記入射位置変更部が、前記分光素子により前記スペクトル成分に分光された戻り光の光路を、光路長が異なる２つの光路に切替える光路切替部として機能する請求項２から請求項４のいずれかに記載のレーザ顕微鏡。
6. 前記入射位置変更部が、前記光源の起動時に前記受光素子における前記戻り光の入射位置を変更する請求項１から請求項５のいずれかに記載のレーザ顕微鏡。
7. 前記受光素子ごとの受光感度を測定する感度測定部と、
   該感度測定部により測定された前記受光素子ごとの受光感度と前記複数の受光素子における前記戻り光の入射位置とを対応付けて記憶する記憶部と、
   該記憶部により記憶されている前記受光素子ごとの受光感度と前記感度測定部により新たに測定された前記受光素子ごとの受光感度との差分を計測する計測部とを備え、
   該計測部により計測された前記差分が所定の閾値よりも大きい場合に、前記入射位置変更部が前記複数の受光素子における前記戻り光の入射位置を変更し、前記記憶部が前記入射位置変更部により変更された前記複数の受光素子における前記戻り光の入射位置とその入射位置において前記感度測定部により測定された前記受光素子ごとの受光感度とを対応付けて記憶する請求項２から請求項５のいずれかに記載のレーザ顕微鏡。
8. 前記感度測定部が、前記対物レンズによる前記レーザ光の照射位置に配置した反射ミラーからの反射光を用いて、前記受光素子の受光感度を測定する請求項７に記載のレーザ顕微鏡。
9. 前記レーザ光の光路上に該レーザ光を折返す折返し部材を挿脱可能な切替機構を備える請求項７に記載のレーザ顕微鏡。
10. 前記切替機構が、前記レーザ光を前記対物レンズに入射させる光学素子と前記折返し部材とを前記レーザ光の光路に選択的に配置可能な請求項９に記載のレーザ顕微鏡。
11. 前記光源から発せられた前記レーザ光を反射して前記標本上で走査させる走査部と、
    該走査部と前記対物レンズとの間の前記レーザ光の光路から外れた位置に配置された、前記レーザ光を折返し可能な折返し部材とを備え、
    前記走査部が、前記折返し部材に向けて前記レーザ光を反射可能な請求項７に記載のレーザ顕微鏡。
12. 光源からレーザ光を発して標本に照射することにより該標本から戻る戻り光を光検出器の受光素子に入射させ、該受光素子により前記戻り光を受光して前記標本を観察するレーザ顕微鏡に使用される前記受光素子の受光感度延命方法であって、
    前記受光素子の受光感度が劣化した場合に、前記受光素子における前記戻り光の入射位置を異なる位置に変更する受光感度延命方法。

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