JP2000330029A - レーザ顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コヒーレント光により標本から発する光を検出
するための検出器の取付けや交換を容易に行なえるレー
ザ顕微鏡を提供すること。 【解決手段】標本（１８）からの光の光路を分割する複
数の光路分割部材（１０，３７）と、複数の光路分割部
材（１０，３７）を前記光路上へ切換え可能に保持する
切換え機構（１２）と、落射照明光を発する落射照明用
光源（１３）と、落射照明用光源（１３）から発せられ
た光がいずれかの光路分割部材（１０，３７）を介して
標本（１８）に照射されることにより標本（１８）から
発した光を、光路分割部材（１０，３７）を介して観察
する観察部（２０）と、レーザ光源（１）から発せられ
たコヒーレント光がいずれかの光路分割部材（１０，３
７）を介して標本（１８）に照射されることにより標本
（１８）から発した光を、光路分割部材（１０，３７）
を介して検出する検出器（３０）と、を具備。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ顕微鏡に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザ顕微鏡として、落射照明観
察を可能にした共焦点型レーザ顕微鏡が知られている。
この共焦点型レーザ顕微鏡では、レーザ光源からのコヒ
ーレント光が走査光学ユニットに入射する。その光は、
走査光学ユニットに設けられた走査ミラーにより偏向さ
れた後、結像レンズにより対物レンズにその瞳径を満足
するよう入射する。さらに前記対物レンズを透過した光
は、ステージ上の標本に集光される。これにより、前記
標本内の蛍光指示薬が励起され、蛍光を発する。この蛍
光は、再び、前記対物レンズ、前記結像レンズ、前記走
査ミラー等を介して共焦点ピンホール面で結像する。さ
らに、前記共焦点ピンホールを貫いた蛍光は測光フィル
タにて蛍光波長が選択され、光電変換素子で取得され、
共焦点画像が得られる。

【０００３】一方、前述した共焦点型レーザ顕微鏡で共
焦点画像を得る前に、落射照明装置を用いて落射照明観
察が実行され、標本の位置確認が行なわれる。この場
合、前記結像レンズと前記対物レンズの間にミラーユニ
ットが挿入される。このため、蛍光指示薬の波長特性に
合わせた複数のミラーユニットをターレットに保持し、
蛍光指示薬の波長特性の違いに応じて切換え可能にして
いる。

【０００４】この状態で、前記落射照明装置の励起光源
から発せられた励起光は、光路上の励起フィルタとダイ
クロイックミラーを保持するミラーユニットに入射し、
波長が選択されて反射された後、前記対物レンズを介し
て前記標本上に照射される。次いで、前記標本から発せ
られた蛍光または反射光は、前記対物レンズを介し吸収
フィルタに入射し、前記反射光が吸収され蛍光波長のみ
が選択される。そして、接眼レンズや撮像光学素子によ
り、前記標本の蛍光像が観察される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように構成され
た共焦点型レーザ顕微鏡では、標本の共焦点画像を取得
する場合、標本の焦点面に対して共役な位置に共焦点ピ
ンホールを配置する必要がある。このため、レーザ光源
からの光により励起された標本からの蛍光は、対物レン
ズで集光され、結像レンズ、走査光学ユニット等を通し
て共焦点ピンホール面で結像し、さらに、共焦点ピンホ
ールから測光フィルタを介して光電変換素子で計測され
る。しかし、蛍光がこのような経路を辿ることは、多数
の光学部材での反射、透過を繰り返すことになるため、
光電変換素子に到達するまでの損失が大きく、精度の高
い蛍光観察ができないという問題があった。

【０００６】ところで、最近、レーザ光源にＩＲ極短パ
ルスレーザを用いた多光子レーザ顕微鏡が実用化されて
いる。この多光子レーザ顕微鏡においては、ＩＲ極短パ
ルスレーザが照射された標本の焦点面のみに多光子現象
が発生するものである。この多光子レーザ顕微鏡では、
多光子現象により蛍光指示薬を励起し蛍光を発するよう
にして焦点面のみの標本像を取得することができるの
で、これまで共焦点型レーザ顕微鏡で必要であった共焦
点ピンホールを不要にしている。

【０００７】しかしながら、多光子レーザ顕微鏡の機能
を備えた従来の共焦点型レーザ顕微鏡では、ＩＲ極短パ
ルスレーザの照射された標本が発した蛍光の検出に、共
焦点型レーザ顕微鏡による検出光路と同様な光路を用い
ている。そのため、標本からの蛍光は、多数の光学部材
で反射、透過を繰り返すことになり、光電変換素子に到
達するまでの間に損失し、精度の高い蛍光観察が行なえ
ないという問題があった。

【０００８】この問題に対して、文献［ＮＡＴＵＲＥ
ＶＯＬ３８５・９ＪＡＮＵＡＲＹ１９９７ Ｐ１６１〜
１６５］には、共焦点ピンホールを不要にできることに
着目して、上述した標本からの蛍光を共焦点ピンホール
の位置まで戻さずに光路途中で蛍光検出器側に導くよう
にした構成が開示されている。しかしこの文献には、標
本からの蛍光を光路途中で蛍光検出器に導くことが図で
示されているだけであり、蛍光検出器の具体的な設置構
造などは開示されておらず、蛍光検出器の取付けや交換
の容易性などを考慮した構成は示されていない。よっ
て、既存の共焦点光学系を有するレーザ顕微鏡の光路中
に蛍光検出光学系を挿入した場合、その共焦点光学系が
崩れ、性能を発揮できなくなるおそれがある。

【０００９】本発明の目的は、コヒーレント光により標
本から発する光を検出するための検出器の取付けや交換
を容易に行なえるレーザ顕微鏡を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明のレーザ顕微鏡は以下の如く構
成されている。

【００１１】（１）本発明のレーザ顕微鏡は、コヒーレ
ント光を発するレーザ光源と、前記レーザ光源からの光
を走査する走査光学系と、前記走査光学系からの光を標
本に対して集光する対物レンズと、前記走査光学系と前
記対物レンズとの間に介在され、前記標本からの光の光
路を分割する複数の光路分割部材と、前記複数の光路分
割部材をそれぞれ前記光路上へ切換え可能に保持する切
換え機構と、落射照明光を発する落射照明用光源と、前
記落射照明用光源から発せられた光が前記切換え機構で
切換えられたいずれかの前記光路分割部材を介して前記
標本に照射されることにより前記標本から発した光を、
前記光路分割部材を介して観察する観察部と、前記レー
ザ光源から発せられたコヒーレント光が前記切換え機構
で切換えられたいずれかの前記光路分割部材を介して前
記標本に照射されることにより前記標本から発した光
を、前記光路分割部材を介して検出する検出器と、から
構成されている。

【００１２】（２）本発明のレーザ顕微鏡は上記（１）
に記載の顕微鏡であり、かつ前記光路分割部材は、前記
標本からの光の光路に対してほぼ直交し且つ前記落射照
明用光源からの光の光路にほぼ直交する方向へ、前記コ
ヒーレント光により発した前記標本からの光を導くよう
配置された反射部材である。

【００１３】（３）本発明のレーザ顕微鏡は上記（１）
または（２）に記載の顕微鏡であり、かつ前記落射照明
光の光路上に、前記標本からの光の光路上にある前記光
路分割部材からの光を反射するミラーユニットを備えて
いる。

【００１４】上記手段を講じた結果、それぞれ以下のよ
うな作用を奏する。

【００１５】（１）本発明のレーザ顕微鏡によれば、コ
ヒーレント光による標本からの光を検出するための検出
器の取付けや交換を容易に行なうことができる。また、
共焦点光学系との共有化が図れ、低コストで構成でき
る。

【００１６】（２）本発明のレーザ顕微鏡によれば、走
査光学系と対物レンズとの間に介在された一つの光路分
割部材を介して検出器でコヒーレント光による標本から
の光を検出するようにしたので、標本からの光が検出器
まで導かれる際の反射、透過回数を最小限にすることが
でき、光の損失を最小限に止どめることができる。

【００１７】（３）本発明のレーザ顕微鏡によれば、標
本からの光の光路上にある前記光路分割部材からの光を
反射し取得することで、共焦点レーザ顕微鏡観察、多光
子レーザ顕微鏡観察、及び落射照明観察が可能となり、
顕微鏡のステージ周りに標本操作のためのマニュピレー
ション装置等が取り付けられる場合、その取り付けや操
作を妨げることがない。

【００１８】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図１（ａ）
は、本発明の第１の実施の形態に係るレーザ顕微鏡の概
略構成を示す側断面図、図１（ｂ）は、同レーザ顕微鏡
に用いられる落射照明装置の概略構成を示す上断面図で
ある。図１（ａ），図１（ｂ）において同一な部分には
同符号を付してある。なお、同レーザ顕微鏡は、落射照
明観察を可能とした共焦点型レーザ顕微鏡である。

【００１９】以下、第１の実施の形態に係るレーザ顕微
鏡の主要部の構成について説明する。レーザ光源１は、
通常のレーザ光を発する光源と、ＩＲ極短パルスレーザ
光（ＩＲ極短パルスコヒーレント光）を発する光源とか
らなる。なお、図１（ａ）では構成を簡略化するために
二つの光源を一つで示している。落射照明装置１５はレ
ンズ１４を有する照明系１５１を構成しており、後述す
るミラーユニットの設置部位であるターレット１２の筐
体部１２１を近接している。さらに落射照明装置１５
は、水銀ランプやキセノンランプからなる励起光源１３
を設けていると共に、照明系１５１と直交する方向に蛍
光検出器３０を設けている。この蛍光検出器３０は、図
１（ｂ）に示すように、レンズ２６、測光フィルタ２
７、シャッタ２８、及び光電変換素子２９を有してい
る。なお蛍光検出器３０は、図１（ａ）ではターレット
１２の手前側に突出するよう、すなわち励起光源１３と
レンズ１４を有する照明系１５１と直交する方向に配置
されるため、便宜上図１（ａ）では図示を省略してい
る。

【００２０】落射照明装置１５のターレット１２は、結
像レンズ７と対物レンズ１６の間に配置されている。タ
ーレット１２は、筐体部１２１内に軸１２２を中心とし
て回転する回転体１２３を有している。ターレット１２
には、複数の落射照明観察用のミラーユニット８（図で
は２個）と少なくとも１個の蛍光観察用のミラーユニッ
ト２５（図では１個）が収容されており、これらは回転
体１２３の周囲に装着されている。ターレット１２の回
転体１２３は、操作者が図示しない駆動機構を操作する
ことにより、自在に回転するように構成されている。こ
の回転操作により、複数のミラーユニット８、２５のう
ちいずれか一つが、結像レンズ７と対物レンズ１６の間
の光路（一点鎖線で示す）上に選択的に位置される。ま
た、ターレット１２の筐体部１２１の所定個所には、光
を通過させるための孔が設けられている。各ミラーユニ
ット８は、励起フィルタ９、ダイクロイックミラー１
０、及び吸収フィルタ１１を有している。またミラーユ
ニット２５は、ＩＲカットフィルタ３６とダイクロイッ
クミラー３７を有している。

【００２１】図２は、同レーザ顕微鏡に用いられる蛍光
検出器３０の概略構成を示す側断面図（図１（ａ），図
１（ｂ）の左方から見た断面図）である。図２におい
て、図１（ａ），図１（ｂ）と同一な部分には同符号を
付してある。図２に示すように、ミラーユニット２５
は、ダイクロイックミラー３７とＩＲカットフィルタ３
６を有する。レーザ光源１からのＩＲ極短パルスレーザ
光（ＩＲ極短パルスコヒーレント光）はダイクロイック
ミラー３７を透過し、対物レンズ１６を介して標本１８
上の断面１８ａに照射される。標本１８の断面１８ａか
ら発せられる蛍光は、対物レンズ１６を介してダイクロ
イックミラー３７に入射し、ここで落射照明装置１５の
照明系１５１の方向に対し９０°の方向へ反射して、Ｉ
Ｒカットフィルタ３６で励起光成分がカットされて蛍光
検出器３０に入射される。

【００２２】図３は、同レーザ顕微鏡に用いられるター
レット１２と蛍光検出器３０の落射照明装置１５に対す
る組立て状態の概略構成を示す上断面図である。図３に
おいて、図１（ａ），図１（ｂ），図２と同一な部分に
は同符号を付してある。図３に示すように、ミラーユニ
ット８、２５を有するターレット１２は、落射照明装置
１５に対して着脱可能になっている。これにより、ミラ
ーユニット８、２５を任意のミラーユニットに交換する
ことが可能である。また、同様に蛍光検出器３０は、マ
ウント３４を介して落射照明装置１５に対して着脱可能
であるため、交換が可能である。

【００２３】次に、以上のように構成されたレーザ顕微
鏡の動作を説明する。初めに、標本１８の位置確認のた
めの落射照明観察が行なわれる。まず、操作者はターレ
ット１２を回転操作して、図１（ａ）に示すように落射
照明観察用のミラーユニット８を光路上に配置する。こ
の状態で、落射照明装置１５の励起光源１３から発せら
れた励起光は、レンズ１４を介してミラーユニット８の
励起フィルタ９に入射し、波長を選択された後、ダイク
ロイックミラー１０で反射して、対物レンズ１６を介し
て標本１８の断面１８ａに集光される。

【００２４】これにより標本１８から蛍光または反射光
が発せられると、これら蛍光または反射光は、対物レン
ズ１６を介してダイクロイックミラー１０を透過し、吸
収フィルタ１１により蛍光波長が選択され、図示しない
接眼レンズや撮像光学素子２０に入射される。これによ
り、標本１８の蛍光像が観察される。この場合、操作者
によりミラー６が光路から待避されているとともに、シ
ャッタ２が閉じられており、レーザ光源１からのレーザ
光がカットされている。

【００２５】次に、通常のレーザ光を用いた共焦点型レ
ーザ走査顕微鏡として標本１８の共焦点画像を得る。こ
の場合、操作者によりシャッタ２が開けられ、ダイクロ
イックミラー６が光路に挿入される。レーザ光源１から
発せられたレーザ光は、開放されたシャッタ２を通して
ダイクロイックミラー３にて反射され、走査光学ユニッ
ト４に入射される。走査光学ユニット４に入射した光
は、走査光学ユニット４に設けられ互いに直交する方向
に走査される走査ミラー４ａ、４ｂによって偏向され
る。偏向された光は、リレーレンズ５を透過した後、ミ
ラー６により光路を折り返されて結像レンズ７に導か
れ、結像レンズ７によって対物レンズ１６の瞳径を満足
するよう対物レンズ１６に入射される。この場合、操作
者によるターレット１２の回転操作により、複数のミラ
ーユニット８、２５はいずれも結像レンズ７と対物レン
ズ１６の間の光路上に位置していない。

【００２６】対物レンズ１６を透過した光は、ステージ
１７上の標本１８の断面１８ａに集光される。標本１８
内の蛍光指示薬はこの光によって励起され、蛍光を発す
る。標本１８からの蛍光は、再び対物レンズ１６、結像
レンズ７、ダイクロイックミラー６、リレーレンズ５、
走査ミラー４ｂ、４ａを介してダイクロイックミラー３
に入射する。次いで蛍光は、ダイクロイックミラー３を
透過し、レンズ２１により共焦点ピンホール２２面に結
像される。共焦点ピンホール２２を貫いた蛍光は、測光
フィルタ２３で蛍光波長が選択され、光電変換素子２４
に取得される。

【００２７】レーザ光源１に、ＩＲ極短パルスレーザ光
（ＩＲ極短パルスコヒーレント光）を用いた場合、多光
子レーザ走査顕微鏡として標本像を取得できる。この場
合、操作者によりシャッタ２が開けられ、ミラー６が光
路に挿入される。また、操作者はターレット１２の回転
操作をして、図１（ｂ）に示すように蛍光観察用のミラ
ーユニット２５を光路上に配置する。この状態で、レー
ザ光源１から発せられたＩＲ極短パルスレーザ光は、開
放されたシャッタ２を通ってダイクロイックミラー３に
入射されて反射光となり、走査光学ユニット４に入射さ
れる。走査光学ユニット４に入射した光は、走査光学ユ
ニット４に設けられ互いに直交する方向に走査される走
査ミラー４ａ、４ｂによって偏向される。偏向された光
は、リレーレンズ５を透過した後、ミラー６により光路
を折り返されて結像レンズ７に導かれ、結像レンズ７に
よって対物レンズ１６の瞳径を満足するよう、ミラーユ
ニット２５のダイクロイックミラー３７を介して対物レ
ンズ１６に入射される。

【００２８】対物レンズ１６を透過した光は、ステージ
１７上の標本１８の断面１８ａに集光される。この場
合、標本１８では、ＩＲ極短パルスレーザ光による多光
子励起により焦点面すなわち断面１８ａのみに多光子現
象が起こり、蛍光指示薬が励起される。標本１８の断面
１８ａから発せられた蛍光は、再び、対物レンズ１６を
介して、図２に示すようにミラーユニット２５のダイク
ロイックミラー３７に入射する。蛍光は、ダイクロイッ
クミラー３７で落射照明装置１５の照明系１５１の方向
に対し９０°の方向へ反射して、ＩＲカットフィルタ３
６でＩＲ極短パルスレーザ光による励起光成分がカット
されて蛍光検出器３０に入射される。さらに蛍光は、蛍
光検出器３０内にてレンズ２６を介して測光フィルタ２
７に入射されて蛍光波長が選択され、開けられたシャッ
ター２８を介して光電変換素子２９に取得される。

【００２９】この場合、走査光学ユニット４によりＩＲ
極短パルスレーザ光（ＩＲ極短パルスコヒーレント光）
が標本１８の断面１８ａを走査すると、蛍光の光軸が傾
くようになるが、蛍光検出器３０の光電変換素子２９の
受光面を十分に大きくしておけば、標本１８から発する
蛍光は損失することなく取得できる。

【００３０】本第１の実施の形態によれば、落射照明装
置１５のターレット１２に近接させて蛍光検出器３０を
設けるようにしたので、標本１８から発する蛍光の光学
部材での反射、透過の回数を最小限にし、蛍光検出器３
０で取得される蛍光の損失を最小に止どめて、精度の高
い蛍光観察を行なうことができる。また、蛍光検出器３
０を落射照明装置１５に対して着脱可能な構成としてい
るので、蛍光検出器の取付けや交換を簡単に行なうこと
ができる。

【００３１】さらに、結像レンズ７と対物レンズ１６の
間に配置されるターレット１２は、落射照明観察用のミ
ラーユニット８と蛍光観察用のミラーユニット２５を一
緒に収容しているので、蛍光検出器３０を取付けるのに
必要なスペースを最小限の大きさにでき、レーザ顕微鏡
自体の小型化も実現できる。

【００３２】（第２の実施の形態）図４は、本発明の第
２の実施の形態に係るレーザ顕微鏡に用いられる落射照
明装置１５’の概略構成を示す上断面図である。図４に
おいて図１（ｂ）と同一な部分には、同符号を付してあ
る。

【００３３】上記第１の実施の形態では、ＩＲ極短パル
スレーザ光（ＩＲ極短パルスコヒーレント光）により標
本１８から発する蛍光を１つの蛍光検出器３０により取
得するようにしたが、本第２の実施の形態では、例えば
カルシウムイオン蛍光指示薬であるｉｎｄｏ−１のよう
に２波長蛍光の比を取るような蛍光指示薬に対して、２
個の蛍光検出器を用意する。

【００３４】図４に示すように、落射照明装置１５’に
は、ダイクロイックミラー３１を介して２つの蛍光検出
器３０ａ、３０ｂが設けられている。ＩＲ極短パルスレ
ーザ光（ＩＲ極短パルスコヒーレント光）により標本１
８から発せられる蛍光は、対物レンズ１６、ダイクロイ
ックミラー３７、ＩＲカットフィルタ３６を介してダイ
クロイックミラー３１で分離され、蛍光検出器３０ａ、
３０ｂ内の各レンズ２６ａ，２６ｂを介して各測光フィ
ルタ２７ａ，２７ｂで蛍光波長が選択されて、開けられ
たシャッター２８ａ，２８ｂを介して各光電変換素子２
９ａ，２９ｂにより取得される。

【００３５】このように構成すれば、蛍光検出器３０
ａ、３０ｂ内の各光電変換素子２９ａ，２９ｂにより取
得した蛍光量の比を取ることで、レシオ画像を構築する
ことができる。

【００３６】（第３の実施の形態）図５は、本発明の第
３の実施の形態に係るレーザ顕微鏡に用いられる落射照
明装置１５”の概略構成を示す上断面図である。図５に
おいて図１（ｂ）と同一な部分には、同符号を付してあ
る。

【００３７】本第３の実施の形態では、ターレット１２
の内部にて、ミラーユニット２５のダイクロイックミラ
ー３７で反射された蛍光がミラー４０で反射され、ＩＲ
カットフィルタ３６を透過した後、ミラー４２で反射さ
れるよう構成されている。さらに蛍光は、着脱可能なタ
ーレット１２側に設けられた蛍光検出器３０にて、レン
ズ２６を介して測光フィルタ２７に入射されて蛍光波長
が選択され、光電変換素子２９に導入される。この場
合、ミラー４０とＩＲカットフィルタ３６は、ミラーユ
ニット２５と一体に設けられるので、ターレット１２内
のミラーユニット２５の回転に支障をきたすことがな
い。

【００３８】このように構成すれば、落射照明装置がレ
ーザ顕微鏡に組み込まれていて、落射照明装置を改造す
るために取外すことが困難である場合でも、ターレット
１２の取外しが可能なので、ターレット１２とともに蛍
光検出器３０を取り外すことができる。すなわち、上記
第１，２の実施の形態の構成に対して比較的簡単な改造
を行なうことで、蛍光検出器３０の取り外し、取付けを
容易に行なうことができる。

【００３９】（第４の実施の形態）図６（ａ）は、本発
明の第４の実施の形態に係るレーザ顕微鏡の概略構成を
示す側断面図、図６（ｂ）は、同レーザ顕微鏡に用いら
れる落射照明装置の概略構成を示す上断面図である。ま
た、図７（ａ）は、同レーザ顕微鏡の概略構成を示す側
断面図、図７（ｂ）は、同レーザ顕微鏡に用いられる落
射照明装置の概略構成を示す上断面図である。図６
（ａ），図６（ｂ），図７（ａ），図７（ｂ）におい
て、図１（ａ），図１（ｂ），図２〜図５と同一な部分
には同符号を付してある。なお、同レーザ顕微鏡は、落
射照明観察を可能とした共焦点型レーザ顕微鏡である。

【００４０】以下、第４の実施の形態に係るレーザ顕微
鏡の主要部の構成について説明する。同レーザ顕微鏡に
おいても、標本の位置確認のために落射照明によりその
蛍光像を観察する。このため、落射照明装置５０は、水
銀ランプやキセノンランプからなる励起光源１３を設け
ており、さまざまな波長で標本１８を励起することがで
きる。また、標本１８内の蛍光指示薬の特性に合わせ
て、励起フィルター、励起ダイクロイックミラー、及び
吸収フィルターを適切に選ぶ必要が有る。このために、
波長特性の異なる励起フィルター４１、励起ダイクロイ
ックミラー４２、及び吸収フィルター４３をセットにし
たミラーユニット５１を複数種（図では２種）用意して
ターレット１２に保持し、蛍光指示薬の波長特性の違い
によってこれらミラーユニット５１を簡単に切り替えら
れるようにしている。

【００４１】またターレット１２には、ＩＲカットフィ
ルター４４及び励起ダイクロイックミラー４５をセット
にしたミラーユニット５２が保持されている。後述する
ように、標本１８からの蛍光はミラーユニット５２によ
り蛍光検出器３０ａ，３０ｂの方向に導かれる。さら
に、ターレット１２は落射照明装置５０に対して着脱可
能であるため、ミラーユニット１２を容易に取り外し交
換することができる。

【００４２】さらに落射照明装置５０には、レンズ６
１、シャッター６６、ミラー６２を備えたミラーユニッ
ト６３、及びダイクロイックミラー６４を備えたミラー
ユニット６５が設けられている。ミラーユニット６３
は、操作者が図示しない駆動機構を操作することによ
り、光路上に自在に挿脱される。また、本第４の実施の
形態では、例えばカルシウムイオン蛍光指示薬であるｉ
ｎｄｏ−１のように２波長蛍光の比を取るような蛍光指
示薬に対して、２個の蛍光検出器３０ａ，３０ｂを用意
しており、これらは落射照明装置５０に設けられてい
る。

【００４３】次に、以上のように構成されたレーザ顕微
鏡の動作を説明する。初めに、標本１８の位置確認のた
めの落射蛍光観察が行なわれる。この場合、図６
（ａ），図６（ｂ）に示すように、操作者によりミラー
ユニット６３が光路上から退避され、シャッター６６が
開けられる。操作者はターレット１２の回転操作をし
て、図６（ａ），図６（ｂ）に示すように落射照明観察
用のミラーユニット５１を光路上に配置する。この状態
で、落射照明装置５０の励起光源１３から発せられた励
起光は、レンズ１４とレンズ６１を介してミラーユニッ
ト５１の励起フィルタ４１に入射し、波長を選択された
後、ダイクロイックミラー４２で反射して、対物レンズ
１６を介して標本１８の断面１８ａに集光される。

【００４４】これにより標本１８から蛍光または反射光
が発せられると、これら蛍光または反射光は、対物レン
ズ１６を介してダイクロイックミラー４２を透過し、吸
収フィルター４３により蛍光波長が選択され、結像レン
ズ７に入射する。このとき、操作者により光路上にミラ
ー７１が挿入されていれば接眼レンズ７２に、また操作
者により光路上からミラー６，７１が退避されていれば
撮像光学素子２０に、標本１８の蛍光像が入射される。
これにより、標本１８の蛍光像が観察される。この場
合、操作者によりシャッター２が閉じられており、レー
ザ光源１からのレーザ光はカットされている。

【００４５】なお、通常のレーザ光を用いた共焦点型レ
ーザ走査顕微鏡としての動作は第１の実施の形態で説明
したものと同じであるため、説明を省略する。

【００４６】次に、ＩＲ極短パルスレーザ光（ＩＲ極短
パルスコヒーレント光）を用いた多光子レーザ走査顕微
鏡として標本像を取得する。この場合、操作者によりシ
ャッタ２が開けられ、シャッタ６６が閉じられている。
さらに操作者は、ターレット１２の回転操作をし、各ミ
ラーユニットを図６（ｂ）の状態から図７（ｂ）の状態
になるように回転する。すなわち操作者は、蛍光を蛍光
検出器３０ａ，３０ｂに導くためのミラーユニット５２
を光路上に配置する。この状態で、図７（ａ）に示すよ
うに、レーザ光源１から発せられたＩＲ極短パルスレー
ザ光は、開放されたシャッタ２を通ってダイクロイック
ミラー３で反射され、走査光学ユニット４に入射され
る。走査光学ユニット４に入射した光は、走査光学ユニ
ット４に設けられ互いに直交する方向に走査される走査
ミラー４ａ，４ｂによって偏向される。偏向された光
は、リレーレンズ５を透過した後、光路上に挿入された
ミラー６により光路を折り返されて結像レンズ７に導か
れ、結像レンズ７によって対物レンズ１６の瞳径を満足
するよう、ミラーユニット５２のダイクロイックミラー
４５を介して対物レンズ１６に入射される。

【００４７】対物レンズ１６を透過した光は、ステージ
１７上の標本１８の断面１８ａに集光される。この場
合、標本１８では、ＩＲ極短パルスレーザ光による多光
子励起により焦点面すなわち断面１８ａのみに多光子現
象が起こり、蛍光指示薬が励起される。標本１８の断面
１８ａから発せられた蛍光は、再び、対物レンズ１６を
介して、ミラーユニット５２のダイクロイックミラー４
５に入射する。蛍光は、ダイクロイックミラー４５によ
って反射され、ＩＲカットフィルター４４でＩＲ極短パ
ルスレーザ光による励起光成分がカットされ、レンズ６
１を介して、図７（ｂ）に示すようにミラーユニット６
３に設けられたミラー６２で反射される。さらに蛍光
は、ミラーユニット６５のダイクロイックミラー６４で
分離され、蛍光検出器３０ａ，３０ｂに導かれる。蛍光
は蛍光検出器３０ａ，３０ｂにおいて、各測光フィルタ
２７ａ，２７ｂで蛍光波長が選択され、開けられたシャ
ッタ２８ａ，２８ｂを介して各光電変換素子２９ａ，２
９ｂにより取得される。

【００４８】なお、走査光学ユニット４によりレーザが
断面１８ａを走査したとき、蛍光の光軸も傾くが、蛍光
検出器３０ａ，３０ｂにおける光電変換素子２９ａ，２
９ｂの受光面を十分大きくしておくことによって、標本
１８から発する蛍光を損失することなく取得できる。

【００４９】本第４の実施の形態では、例えばカルシウ
ムイオン蛍光指示薬であるｉｎｄｏ−１のように２波長
蛍光の比を取るような蛍光指示薬に対応できるよう、ダ
イクロイックミラー６４で波長を分離して、各々蛍光検
出器３０ａ，３０ｂの光電変換素子２９ａ，２９ｂで測
光することができるよう構成している。また、１波長測
光のための蛍光指示薬を使用する場合には、操作者が光
路上からミラーユニット６５を外し、蛍光を蛍光検出器
３０ａのみに導入させればよい。

【００５０】（第５の実施の形態）図８（ａ）は、本発
明の第５の実施の形態に係るレーザ顕微鏡の概略構成を
示す側断面図、図８（ｂ）は、同レーザ顕微鏡に用いら
れる落射照明装置１５の概略構成を示す上断面図であ
る。図８（ａ），図８（ｂ）において図６（ａ），図６
（ｂ），図７（ａ），図７（ｂ）と同一な部分には、同
符号を付してある。

【００５１】本レーザ顕微鏡では、落射照明装置５０’
の光路上に励起フィルター８１及びダイクロイックミラ
ー６２を有するミラーユニット６３’を配置し、上記第
４の実施の形態に示した光電変換素子２９ａ，２９ｂを
有する蛍光検出器３０ａ，３０ｂの代わりに蛍光検出用
ＣＣＤカメラ８０ａ，８０ｂを設置している。

【００５２】以下、第５の実施の形態に係るレーザ顕微
鏡の動作について説明する。光源１３から発した光は、
レンズ１４を通ってミラーユニット６３’に設置された
励起フィルター８１に入射し、波長を選択された後、ダ
イクロイックミラー６２及びレンズ６１を透過し、ダイ
クロイックミラー４２で反射して、対物レンズ１６によ
って標本１８の断面１８ａに集光される。

【００５３】この照明によって標本１８から蛍光が発せ
られる。標本１８からの蛍光は、再び対物レンズ１６を
介してダイクロイックミラー４２で反射し、レンズ６１
を介してミラーユニット６３’に設けられたダイクロイ
ックミラー６２で反射される。さらに蛍光は、ミラーユ
ニット６５のダイクロイックミラー６４で分離され、各
測光フィルタ２７ａ，２７ｂで蛍光波長が選択され、蛍
光検出用ＣＣＤカメラ８０ａ，８０ｂに取得される。

【００５４】本第５の実施の形態では、例えばカルシウ
ムイオン蛍光指示薬であるｉｎｄｏ−１のように２波長
蛍光の比を取るような蛍光指示薬に対応できるよう、ダ
イクロイックミラー６４で波長を分離して各々蛍光検出
用ＣＣＤカメラ８０ａ，８０ｂで画像取得するよう構成
している。これにより、レシオ画像を計算することがで
きる。また１波長測光の蛍光指示薬を使用する場合に
は、操作者が光路上からミラーユニット６５を外し、蛍
光を蛍光検出用ＣＣＤカメラ８０ａのみに導入させ、画
像を取得すればよい。

【００５５】（第６の実施の形態）図９は、本発明の第
６の実施の形態に係るレーザ顕微鏡の概略構成を示す上
断面図である。図９において図６（ｂ），図７（ｂ），
図８（ｂ）と同一な部分には、同符号を付してある。

【００５６】本レーザ顕微鏡では、落射照明装置５０”
に、シャッタ２８と光電変換素子２９を有する蛍光検出
器３０と蛍光検出用ＣＣＤカメラ８０を設置している。
またミラーユニット６５’にはミラー６４’を設置して
いる。これにより、光路上へミラーユニット６５’を挿
脱することによって、蛍光を光電変換素子２９とＣＣＤ
カメラ８０とへ簡単に切換えて導くことができる。

【００５７】すなわち、操作者が光路上へミラーユニッ
ト６５’を挿入することで、蛍光をミラーユニット６
５’のミラー６４’で反射させ、蛍光検出器３０のみに
導くことができる。また、操作者が光路上からミラーユ
ニット６５’を外すことで、蛍光を蛍光検出用ＣＣＤカ
メラ８０のみに導入させ、画像を取得することができ
る。

【００５８】以上のように、本発明によれば、極短パル
スコヒーレント光による標本からの光を検出するための
検出器の取付けや交換を容易に行なうことができる。ま
た、、走査光学系と対物レンズとの間に介在された一つ
の光路分割部材を介して検出器で極短パルスコヒーレン
ト光による標本からの光を検出するようにしたので、標
本からの光が検出器まで導かれる際の反射、透過回数を
最小限にすることができ、光の損失を最小限に止どめる
ことができる。

【００５９】また、本発明の構成によれば、共焦点レー
ザ顕微鏡観察、多光子レーザ顕微鏡観察、及び落射照明
観察が可能となる。さらに、共焦点光学系との共有化が
図れ、低コストで構成できる。また、顕微鏡のステージ
周りに標本操作のためのマニュピレーション装置等が取
り付けられる場合、その取り付けや操作を妨げることが
ない。

【００６０】本発明によれば、以下のようなレーザー顕
微鏡が構成される。

【００６１】［１］ コヒーレント光を発するレーザ光
源（１）と、前記レーザ光源（１）からの光を走査する
走査光学系（４）と、前記走査光学系（４）からの光を
標本（１８）に対して集光する対物レンズ（１６）と、
前記走査光学系（４）と前記対物レンズ（１６）との間
に介在され、前記標本（１８）からの光の光路を分割す
る複数の光路分割部材（１０，３７）と、前記複数の光
路分割部材（１０，３７）をそれぞれ前記光路上へ切換
え可能に保持する切換え機構（１２）と、落射照明光を
発する落射照明用光源（１３）と、前記落射照明用光源
（１３）から発せられた光が前記切換え機構（１２）で
切換えられたいずれかの前記光路分割部材（１０，３
７）を介して前記標本（１８）に照射されることにより
前記標本（１８）から発した光を、前記光路分割部材
（１０，３７）を介して観察する観察部（２０）と、前
記レーザ光源（１）から発せられたコヒーレント光が前
記切換え機構（１２）で切換えられたいずれかの前記光
路分割部材（１０，３７）を介して前記標本（１８）に
照射されることにより前記標本（１８）から発した光
を、前記光路分割部材（１０，３７）を介して検出する
検出器（３０）と、を具備したレーザ顕微鏡。

【００６２】［２］ 前記光路分割部材（１０，３７）
は、前記標本（１８）からの光の光路に対してほぼ直交
し且つ前記落射照明用光源（１３）からの光の光路にほ
ぼ直交する方向へ、前記コヒーレント光により発した前
記標本（１８）からの光を導くよう配置された反射部材
である上記［１］記載のレーザ顕微鏡。

【００６３】［３］ 前記コヒーレント光は、ＩＲ極短
パルスコヒーレント光である上記［１］記載のレーザ顕
微鏡。

【００６４】［４］ 前記検出器（３０）は着脱可能で
ある上記［１］記載のレーザ顕微鏡。

【００６５】［５］ 前記切換え機構（１２）は、前記
複数の光路分割部材（１０，３７）を備えた着脱可能な
ユニットからなる上記［１］記載のレーザ顕微鏡。

【００６６】［６］ 前記標本（１８）からの光の光路
上にある前記光路分割部材（１０，３７）からの光を分
割する光路分割素子（３１）と、前記光路分割素子（３
１）で分割された各光をそれぞれ検出する二つの検出器
（３０ａ，３０ｂ）を備えた上記［１］記載のレーザ顕
微鏡。

【００６７】［７］ 前記切換え機構（１２）内部に、
前記標本（１８）からの光の光路上にある前記光路分割
部材（１０，３７）からの光を反射する反射部材（４
０）を備え、前記検出器（３０）を、前記反射部材（４
０）からの光を検出するよう前記切換え機構（１２）に
設けた上記［１］記載のレーザ顕微鏡。

【００６８】［８］ 前記落射照明光の光路上に、前記
標本（１８）からの光の光路上にある前記光路分割部材
（１０，３７）からの光を反射するミラーユニット（６
３）を備えた上記［１］記載のレーザ顕微鏡。

【００６９】［９］ 前記ミラーユニット（６３）は、
前記落射照明光の光路上に挿脱可能である上記［８］記
載のレーザ顕微鏡。

【００７０】［１０］ 前記ミラーユニット（６３）か
らの光を分割する光路分割ユニット（６５）と、前記光
路分割ユニット（６５）で分割された各光をそれぞれ検
出する二つの検出器（３０ａ，３０ｂ）を備えた上記
［８］記載のレーザ顕微鏡。

【００７１】［１１］ 前記二つの検出器は、ＣＣＤカ
メラ（８０ａ，８０ｂ）からなる上記［１０］記載のレ
ーザ顕微鏡。

【００７２】［１２］ 前記二つの検出器は、蛍光検出
器（３０）とＣＣＤカメラ（８０）からなる上記［１
０］記載のレーザ顕微鏡。

【００７３】なお、本発明は上記各実施の形態のみに限
定されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施で
きる。

【００７４】

【発明の効果】本発明によれば、コヒーレント光により
標本から発する光を検出するための検出器の取付けや交
換を容易に行なえるレーザ顕微鏡を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の第１実施例に係るレーザ顕微
鏡の概略構成を示す側断面図、（ｂ）は同レーザ顕微鏡
に用いられる落射照明装置の概略構成を示す上断面図。

【図２】本発明の第１実施例に係るレーザ顕微鏡に用い
られる蛍光検出器の概略構成を示す側断面図。

【図３】本発明の第１実施例に係るレーザ顕微鏡に用い
られるターレットと蛍光検出器の落射照明装置に対する
組立て状態の概略構成を示す上断面図。

【図４】本発明の第２実施例に係るレーザ顕微鏡に用い
られる落射照明装置の概略構成を示す上断面図。

【図５】本発明の第３実施例に係るレーザ顕微鏡に用い
られる落射照明装置の概略構成を示す上断面図。

【図６】（ａ）は本発明の第４実施例に係るレーザ顕微
鏡の概略構成を示す側断面図、（ｂ）は同レーザ顕微鏡
に用いられる落射照明装置の概略構成を示す上断面図。

【図７】（ａ）は本発明の第４実施例に係るレーザ顕微
鏡の概略構成を示す側断面図、（ｂ）は同レーザ顕微鏡
に用いられる落射照明装置の概略構成を示す上断面図。

【図８】（ａ）は本発明の第５実施例に係るレーザ顕微
鏡の概略構成を示す側断面図、（ｂ）は同レーザ顕微鏡
に用いられる落射照明装置の概略構成を示す上断面図。

【図９】本発明の第６実施例に係るレーザ顕微鏡の概略
構成を示す上断面図。

【符号の説明】

１…レーザ光源 ２…シャッター ３…ダイクロイックミラー ４…走査光学ユニット ４ａ、４ｂ…走査ミラー ５…リレーレンズ ６…ミラー ７…結像レンズ ８…ミラーユニット ９…励起フィルタ １０…ダイクロイックミラー １１…吸収フィルタ １２…ターレット １３…励起光源 １４…レンズ １５…落射照明装置 １６…対物レンズ １７…ステージ １８…標本 １９…励起フィルタ ２０…撮像光学素子 ２１…レンズ ２２…共焦点ピンホール ２３…測光フィルタ ２４…光電変換素子 ２５…ミラーユニット ２６…レンズ ２７…測光フィルタ ２８…シャッター ２９…光電変換素子 ３０…蛍光検出器 ３１…ダイクロイックミラー ３４…マウント ３６…ＩＲカットフィルタ ３７…ダイクロイックミラー ４０…ミラー ４１…励起フィルター ４２…励起ダイクロイックミラー ４３…吸収フィルター ４４…ＩＲカットフィルター ４５…励起ダイクロイックミラー ５０…落射照明装置 ５１…ミラーユニット ５２…ミラーユニット ６１…レンズ ６２…ミラー ６３…ミラーユニット ６４…ダイクロイックミラー ６５…ミラーユニット ６６…シャッター ７１…ダイクロイックミラー ７２…接眼レンズ ８０…ＣＣＤカメラ ８１…励起フィルター

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コヒーレント光を発するレーザ光源と、 前記レーザ光源からの光を走査する走査光学系と、 前記走査光学系からの光を標本に対して集光する対物レ
   ンズと、 前記走査光学系と前記対物レンズとの間に介在され、前
   記標本からの光の光路を分割する複数の光路分割部材
   と、 前記複数の光路分割部材をそれぞれ前記光路上へ切換え
   可能に保持する切換え機構と、 落射照明光を発する落射照明用光源と、 前記落射照明用光源から発せられた光が前記切換え機構
   で切換えられたいずれかの前記光路分割部材を介して前
   記標本に照射されることにより前記標本から発した光
   を、前記光路分割部材を介して観察する観察部と、 前記レーザ光源から発せられたコヒーレント光が前記切
   換え機構で切換えられたいずれかの前記光路分割部材を
   介して前記標本に照射されることにより前記標本から発
   した光を、前記光路分割部材を介して検出する検出器
   と、 を具備したことを特徴とするレーザ顕微鏡。
2. 【請求項２】前記光路分割部材は、前記標本からの光の
   光路に対してほぼ直交し且つ前記落射照明用光源からの
   光の光路にほぼ直交する方向へ、前記コヒーレント光に
   より発した前記標本からの光を導くよう配置された反射
   部材であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ顕
   微鏡。
3. 【請求項３】前記落射照明光の光路上に、前記標本から
   の光の光路上にある前記光路分割部材からの光を反射す
   るミラーユニットを備えたことを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載のレーザ顕微鏡。