JP2005140979A - 調光装置および走査顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】 減光率の自由度が高く、安価な調光装置を提供する。
【解決手段】 本発明に係る調光装置６２は、レーザー発生装置６１から発せられたレーザー光Ｌが開口６７を通過し入射する光学系６５と、レーザー発生装置６１と光学系６５との間に配設され、レーザー発生装置６１から発せられたレーザー光Ｌを開口６７に対して光軸と略垂直方向に相対移動させる移動装置７０と、外部操作により移動装置７０に相対移動させられるレーザー光Ｌの開口６７に対する相対移動量を変化させる操作装置とを備え、操作装置の外部操作によって、移動装置７０にレーザー発生装置６１から発せられたレーザー光Ｌを開口６７に対して光軸と略垂直方向に相対移動させ、開口６７を通過するレーザー光Ｌの通過断面積を変化させることにより、光学系６５に入射するレーザー光Ｌの光量を調節可能に構成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光源から発せられた光束の光量を調節する調光装置に関する。さらに、この調光装置を用いた走査顕微鏡に関する。

走査顕微鏡の一例として、走査型共焦点顕微鏡がある。走査型共焦点顕微鏡は、レーザー光を発生させる光源ユニットと、光源ユニットから発せられたレーザー光を標本上に集光する対物レンズと、標本上に照射されるレーザー光を２次元的に走査する走査装置と、標本からの光を検出する光検出装置とを備えて構成される。

このように概略構成される走査型共焦点顕微鏡において、光源ユニットからのレーザー光を対物レンズを介して標本上に結像（集光）し、走査装置を利用して標本上に照射されたスポット状の光を２次元的に走査して観察を行う。標本にレーザー光が照射されると、標本の光学的な特性によって反射、吸収、蛍光、散乱などが照射領域において生じる。照射領域で発生した反射光や蛍光は、対物レンズで集光された後に光検出装置により検出される。光検出装置からの電気信号はマイクロコンピュータ等の処理装置に取り込まれて、処理装置において検出信号に基づく標本の観察像が構成される。この観察像はＣＲＴモニター等に表示される。

従来の走査型共焦点顕微鏡では、レーザー光を発生させる光源としてのレーザー発生装置と、レーザー発生装置（光源）から発せられたレーザー光（光束）の光量を調光する調光装置とが一つの筐体に収められ一体の光源ユニットとして構成されている。調光装置は、ある固定の（所定の）減光率を有する（複数種の）減光フィルタを備えて構成され、この減光フィルタを光路に挿脱することで、レーザー発生装置から発せられたレーザー光の光量を調光するようになっている。また、多段階または連続的に変化する減光率の領域を有する減光フィルタを光路に変位可能に配設し、減光フィルタを変位させて減光フィルタにおけるレーザー光の通過する位置を変化させることで、レーザー発生装置から発せられたレーザー光の光量を調光するように構成された調光装置もある。
特開平１１−１８３８０６号公報

しかしながら、固定の（所定の）減光率を有する減光フィルタを用いる場合には、設定できる減光率の自由度が低くなるという問題があった。また、多段階または連続的に変化する減光率の領域を有する減光フィルタを用いる場合には、減光率の自由度は高くなるが、（フィルタ自体が）固定の（所定の）減光率を有する減光フィルタよりも高価であり、コスト上昇を招くという問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、減光率の自由度が高く、安価な調光装置を提供することを目的とする。また、この調光装置を用いた走査顕微鏡を提供することを目的とする。

このような目的達成のため、請求項１に係る発明の調光装置は、光源から発せられた光束が通過可能な開口を有し、光源から発せられた光束が開口を通過し入射する光学系と、光源と光学系との間に配設され、光源から発せられた光束を開口に対して光軸と略垂直方向に相対移動させる移動装置と、移動装置を外部操作可能に構成され、外部操作により移動装置に相対移動させられる光束の開口に対する相対移動量を変化させる操作装置とを備え、操作装置の外部操作によって、移動装置に光源から発せられた光束を開口に対して光軸と略垂直方向に相対移動させ、開口を通過する光束の通過断面積を変化させることにより、光学系に入射する光束の光量を調節可能に構成されることを特徴とする。

請求項２に係る発明の調光装置は、請求項１に記載の調光装置において、光源がレーザー光を発生させるレーザー発生装置であり、光学系が、開口に配設された集光レンズと、開口を通過するとともに集光レンズに集光されたレーザー光が入射する光ファイバとを有して構成され、移動装置が、レーザー発生装置から発せられたレーザー光が透過するハービングと、ハービングを操作装置の外部操作に伴って回転可能に保持するハービング保持部とを有して構成されることを特徴とする。

請求項３に係る発明の調光装置は、請求項２に記載の調光装置において、ハービング保持部に、ハービングとともに回転可能な円盤部が設けられており、円盤部は、円盤部の外周部に設けられ、固定された爪部と係合可能な複数のノッチ部と、円盤部の外周部において複数のノッチ部と円盤部の中心軸対称に設けられ、爪部が摺接可能な摺接部とを有して構成されることを特徴とする。

請求項４に係る発明の調光装置は、請求項２に記載の調光装置において、ハービング保持部は、ハービングの回転角度を段階的に調節可能な第１調整部と、ハービングの回転角度を無段階的に調節可能な第２調整部とを有して構成されることを特徴とする。

請求項５に係る発明の走査顕微鏡は、光源からの光を標本上に集光する第１集光光学系と、第１集光光学系を用いて標本上に集光される光を偏向し標本上で走査する走査装置と、標本からの光を検出する光検出装置と、標本からの光を光検出装置に集光する第２集光光学系とを備え、第１集光光学系は、請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の調光装置を有して構成されることを特徴とする。

本発明によれば、減光率の自由度が高く、安価な調光装置を得ることができる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明に係る調光装置を備えた走査顕微鏡１の概略構成を図２に示している。この走査顕微鏡１は、走査型共焦点顕微鏡であり、光源ユニット６からのレーザー光を標本ＳＡ上に集光する第１集光光学系２と、第１集光光学系２を用いて標本ＳＡ上に集光されるレーザー光を偏向し標本ＳＡ上で走査する走査装置３と、標本ＳＡからの光を検出する光検出装置５と、標本ＳＡからの光を光検出装置５に集光する第２集光光学系４とを主体に構成される。

第１集光光学系２は、レーザー光（光束）を発生させる光源ユニット６と、光源ユニット６からのレーザー光を平行光に変換するコリメータレンズ２１と、コリメータレンズ２１からのレーザー光が標本ＳＡに向けて反射するダイクロイックミラー２２と、ダイクロイックミラー２２で反射したレーザー光を標本ＳＡ上に集光する第２対物レンズ２３および対物レンズ２４とを備えて構成される。第２対物レンズ２３は顕微鏡本体１０の鏡筒部１１内に配設され、コリメータレンズ２１およびダイクロイックミラー２２は鏡筒部１１の上部に設けられた顕微鏡筐体部１２内に配設される。

走査装置３は、ガルバノミラー（図示せず）を有して構成される光走査部３１と、走査レンズ３２とを備えて構成され、顕微鏡筐体部１２内におけるダイクロイックミラー２２と第２対物レンズ２３との間に配設される。第２集光光学系４は、対物レンズ２４および第２対物レンズ２３と、標本ＳＡからの蛍光が反射する全反射ミラー４２と、全反射ミラー４２で反射した蛍光を光検出装置５の遮光板５２上に集光する第１集光レンズ４１とを備えて構成される。全反射ミラー４２および第１集光レンズ４１は、顕微鏡筐体部１２内におけるダイクロイックミラー２２およびコリメータレンズ２１の上方に配設される。

光検出装置５は、ピンホール５１（開口）を有する遮光板５２と、ピンホール５１を通過した光（蛍光）が入射するマルチモード光ファイバ５３と、ピンホール５１およびマルチモード光ファイバ５３を通過した光（蛍光）を検出する検出ユニット５５とを備えて構成される。遮光板５２は顕微鏡筐体部１２内に配設され、マルチモード光ファイバ５３はコネクタＣ１，Ｃ２を用いて顕微鏡筐体部１２と検出ユニット５５に接続される。検出ユニット５５には、ケーブル５６を介して処理ユニット５７が電気的に接続されており、検出ユニット５５で検出された検出信号に基づく（標本ＳＡの）画像処理が行われ、処理ユニット５７の画像処理により得られた標本ＳＡの観察画像が図示しないモニターに表示される。

さて、光源ユニット６は、図１に示すように、レーザー光Ｌを発生させる光源であるレーザー発生装置６１と、レーザー発生装置６１から発せられたレーザー光Ｌ（光束）の光量を調光する調光装置６２と、これらが収容される光源筐体部６３とを備えて構成される。レーザー発生装置６１から発せられるレーザー光Ｌは、ほぼ平行光束であり、その断面の強度分布はガウス分布で近似することができる。また、レーザー光の直径は、一般に０．５ｍｍ〜数ｍｍである。

調光装置６２は、レーザー発生装置６１から発せられたレーザー光Ｌが入射する第３光学系６５と、レーザー光Ｌを光軸と略垂直方向に移動させる移動装置７０と、移動装置７０を外部操作可能な操作装置８０（図３を参照）とを備えて構成される。第３光学系６５は、光源筐体部６３内の遮光壁部６６に形成された開口６７と、開口６７に設けられた第２集光レンズ６８と、開口６７を通過し第２集光レンズ６８に集光されたレーザー光Ｌが入射するシングルモード光ファイバ６９とを備えて構成される。なお、第３光学系６５は本発明における光学系であり、第２集光レンズ６８は本発明における集光レンズであり、シングルモード光ファイバ６９は本発明における光ファイバとなっている。

第２集光レンズ６８は、レーザー光Ｌをシングルモード光ファイバ６９のコアの端部に十分集光するように配設される。シングルモード光ファイバ６９は、図２に示すように、コネクタＣ３，Ｃ４を用いて光源筐体部６３と顕微鏡筐体部１２とに接続され、シングルモード光ファイバ６９に入射したレーザー光Ｌが顕微鏡筐体部１２内のコリメータレンズ２１に伝達されるようになっている。すなわち、第２集光レンズ６８に集光されてシングルモード光ファイバ６９に入射したレーザー光Ｌは、顕微鏡筐体部１２側に接続されたファイバ端面から所定の開口数（ＮＡ）で出射され、コリメータレンズ２１により平行光に変換される。

移動装置７０は、図１および図３に示すように、透明な平行平板であるハービング７１と、ハービング７１を操作装置８０の外部操作に伴って回転可能に保持するハービング保持部７２とを備えて構成され、レーザー発生装置６１と第３光学系６５との間に配設される。ハービング７１は、ガラスや透明樹脂材料を用いて平行平面を有する円板状に形成され、レーザー発生装置６１から発せられたレーザー光Ｌが透過するようになっている。

ハービング保持部７２は、図３および図４に示すように、樹脂材料を用いてハービング７１の周囲を囲むリング状に形成される。ハービング保持部７２の中央には、ハービング７１の形状に合わせた嵌合穴７２ａが形成されており、ハービング７１をこの嵌合穴７２ａに嵌合させて接着剤等で固定することにより、ハービング７１がハービング保持部７２に取付保持されるようになっている。図３に示すように、ハービング保持部７２の両端には軸部７３ａ，７３ｂが連結されており、これら軸部７３ａ，７３ｂが光源筐体部６３内に形成された軸穴７４ａ，７４ｂとそれぞれ回転自在に嵌合することで、軸部７３ａ，７３ｂを回転軸としてハービング保持部７２がハービング７１とともに光源筐体部６３内で回転できるようになっている。これにより、ハービング７１がハービング保持部７２に回転可能に保持される。

操作装置８０は、図３に示すように、ハービング保持部７２の一端側の軸部７３ａに連結され光源筐体部６３の外方まで延びて形成された操作ツマミ８１からなり、操作ツマミ８１を回転操作（外部操作）することにより、ハービング保持部７２とともにハービング７１が回転するようになっている。これにより、操作ツマミ８１（操作装置８０）の回転操作（外部操作）によりハービング７１を所望の角度だけ回転させ、レーザー光Ｌのハービング７１に対する入射角θを変化させることで、レーザー発生装置６１から発せられたレーザー光Ｌを開口６７に対して光軸と略垂直方向に相対移動（平行移動）させることができる。さらに、操作ツマミ８１の回転角度を変化させることで、レーザー光Ｌのハービング７１に対する入射角θが変化し、移動装置７０（ハービング７１）に相対移動させられるレーザー光Ｌの開口６７に対する相対移動量を変化させることができる。

なお、ハービング７１の厚さをｄ、ハービング７１の屈折率をｎとすると、レーザー光Ｌの相対（平行）移動量ｓは次の式で表される。

そして、調光装置６２は、操作ツマミ８１（操作装置８０）の回転操作（外部操作）によって（ハービング７１を所望の角度だけ回転させ）レーザー光Ｌのハービング７１に対する入射角θを変化させることで、移動装置７０によりレーザー発生装置６１から発せられたレーザー光Ｌ（光束）を開口６７に対して光軸と略垂直方向に相対移動（平行移動）させ、開口６７を通過するレーザー光Ｌの通過断面積を変化させることにより、第３光学系６５に構成されるシングルモード光ファイバ６９に入射するレーザー光Ｌの光量を調節するように構成されている。これにより、ハービング７１を用いてレーザー光Ｌの光量を調節（調光）することができ、さらに、操作ツマミ８１（操作装置８０）の回転操作（外部操作）によってレーザー光Ｌの光量を連続的に調節（調光）することができるため、減光率の自由度が高く、安価な調光装置を得ることができる。

なお、図１に示すように、ハービング７１とともに回転可能な円盤部７５をハービング保持部７２（もしくは操作ツマミ８１）に設け、この円盤部７５の外周部に、光源筐体部６３内に固設された爪部７９と係合可能な複数のノッチ部７６と、このノッチ部７６に対し円盤部７５の中心軸対称に位置して爪部７９と摺接可能な摺接部７７とを形成するようにしてもよい。すなわち、ハービング保持部７２が、ハービング７１の回転角度を段階的に調節可能な第１調整部としてのノッチ部７６と、ハービング７１の回転角度を無段階的に調節可能な第２調整部としての摺接部７７とを有して構成されるようにしてもよい。

このようにすれば、ハービング７１は１８０度回転対称であるため、爪部７９をノッチ部７６と係合させることでレーザー光Ｌの調光量を再現性よく段階的に調節することができるとともに、爪部７９を摺接部７７に摺接させることでレーザー光Ｌの調光量を無段階的に調節することができる。さらに、ノッチ部７６および摺接部７７の一端にストッパー７８を形成してもよい。

ここで、レーザー光Ｌ（光束）を開口６７に対して相対移動させることにより、レーザー光Ｌの光量を調節できることを図５および図６を参照しながら説明する。図５は、開口６７とレーザー光Ｌとの位置関係を表した図である。なお簡単のため、開口６７の断面形状は直径がＤ１の円形、レーザー光Ｌの断面形状は直径がＤ２の円形であり、開口６７とレーザー光Ｌとの中心間距離をＡとする。ここではＤ１＞Ｄ２とする。また、開口６７の透過率は、開口６７の外側が０％、開口６７の内側が１００％とし、レーザー光Ｌの断面の強度分布は一様とする。また、シングルモード光ファイバ６９は、レーザー光Ｌが十分に広い角度で入射できるようにする。このとき、図５に示すように、開口６７とレーザー光Ｌとが重なる部分の光Ｂ（図５中の斜線部）は、開口６７を通過して（第２集光レンズ６８に集光され）シングルモード光ファイバ６９（光学系）に入射する（図１も参照）。一方、開口６７と重ならない部分（光Ｂを除く部分）の光は、開口６７の外側の透過率が０％であるため、シングルモード光ファイバ６９に入射しない。

図６は、図５に示す場合における、開口６７とレーザー光Ｌとの中心間距離Ａと、レーザー光Ｌのシングルモード光ファイバ６９（光学系）への入射光量Ｃの関係を表した図である。図６に示すように、開口６７とレーザー光Ｌとの中心間距離Ａ（すなわち、レーザー光Ｌの開口６７に対する相対移動量）が大きくなり、中心間距離ＡがＡ＝（Ｄ１−Ｄ２）／２を超えるとシングルモード光ファイバ６９への入射光量Ｃが減少し始め、中心間距離ＡがＡ＝（Ｄ１＋Ｄ２）／２に達すると入射光量Ｃが零になることがわかる。以上のことから、レーザー光Ｌ（光束）を開口６７に対して相対移動させることにより、レーザー光Ｌの光量を調節できることがわかる。なお、実際には、開口側のシングルモード光ファイバ６９の透過率分布や角度特性、レーザー光（光束）の断面強度分布や発散分布、レーザー光（光束）の開口に対する入射角等により、図６に示す関係はより複雑になるが、概要は同じであるので説明は省略する。

また、図７は、レーザー光Ｌのハービング７１に対する入射角θ（ハービング入射角）と、レーザー光Ｌのシングルモード光ファイバ６９（光学系）への入射光量Ｃ（ファイバ入射光量）との関係を示すグラフの一例である。ここで、レーザー光Ｌは直径１ｍｍのガウス分布の平行光束とし、第２集光レンズ６８は有効径２ｍｍで焦点距離５ｍｍの理想レンズとし、シングルモード光ファイバ６９は開口数（ＮＡ）が０．１のステップインデックス型のシングルモード光ファイバとする。そして、図７に示すように、レーザー光Ｌが開口６７に対し相対移動するにつれて、シングルモード光ファイバ６９への入射光量が減少していく様子がわかる。

なお、図１および図７に示すように、入射角θが−６０度の時に入射光量Ｃが最大となり、入射角θが−６０度から０度になるようにハービング７１を回転させると入射光量Ｃが減少し、入射角θが０度の時に入射光量Ｃがほぼ０となるようになっている。これにより、ハービング７１の表裏面における２回反射光がシングルモード光ファイバ６９に入射してノイズとなることを回避することができる。

このような構成の調光装置６２を備えた走査顕微鏡１を用いて、蛍光試料（標本ＳＡ）を観察する場合の作用について説明する。なお、光源の一例として、波長４８８ｎｍのレーザー光を発生させるレーザー発生装置を使用する。光源ユニット６のレーザー発生装置６１から発せられたレーザー光Ｌ（光束）は、図１に示すように、調光装置６２のハービング７１に入射し、ハービング７１の表裏面において（垂直入射を除き、入射角θに応じた）屈折を起こす。ハービング７１から出射したレーザー光Ｌは、（垂直入射を除き）ハービング７１の入射光に対し平行移動した状態で開口６７に達する。そして、開口６７を通過したレーザー光Ｌは、第２集光レンズ６８に集光されてシングルモード光ファイバ６９に入射し、顕微鏡筐体部１２側に接続されたファイバ端面から所定の開口数（ＮＡ）で出射される。

このようにして光源ユニット６から発せられたレーザー光は、図２に示すように、コリメータレンズ２１により平行光に変換される。コリメータレンズ２１からの平行光はダイクロイックミラー２２により反射され、走査装置３の光走査部３１に入射する。なお、本実施形態において、ダイクロイックミラー２２は、波長４８８ｎｍの光をほぼ反射し、波長５００ｎｍ以上の光をほぼ透過する特性を有している。ダイクロイックミラー２２から光走査部３１に入射したレーザー光は、光走査部３１に構成されるガルバノミラー（図示せず）により、レーザー光と直交する２方向に２次元的に走査される。光走査部３１から出射されたレーザー光は、走査レンズ３２を介して一次像面１３に結像された後、第２対物レンズ２３および対物レンズ２４によって標本ＳＡ上に集光（結像）される。

このとき、標本ＳＡ上に結像されたスポット状のレーザー光（点像）は、光走査部３１により標本ＳＡ上の観察領域を２次元的に走査され、標本ＳＡの光学的な特性によって反射、吸収、蛍光、散乱などがレーザー光の照射領域において生じる。生物組織を蛍光観察する場合には、標本ＳＡの組織を複数の蛍光試薬で染色して観察する。標本ＳＡにレーザー光が照射されると、蛍光試薬で染色された各組織から試薬に応じた蛍光が発せられる。このとき、標本ＳＡに波長４８８ｎｍのレーザー光（励起光）が照射されると、このレーザー光（励起光）より波長の長い蛍光が発せられる。これらの蛍光はほとんどレーザー光が照射された領域から発せられるが、その領域の周辺領域からも蛍光が若干発生する。

標本ＳＡから発せられた蛍光は、対物レンズ２４および第２対物レンズ２３により一次像面１３の位置に結像された後に、走査レンズ３２で平行光とされて光走査部３１に入射する。標本ＳＡからの蛍光はレーザー光が照射された領域から出射されるので、光走査部３１によって再び走査されることにより、すなわちデスキャンされることにより、ダイクロイックミラー２２から光走査部３１に入射したレーザー光と同一の光路に常に戻されることになる。

光走査部３１からダイクロイックミラー２２に出射された蛍光は、レーザー光より波長が長いためダイクロイックミラー２２を透過し、全反射ミラー４２により反射された後に第１集光レンズ４１に入射する。そして、蛍光は第１集光レンズ４１により遮光板５２上に集光（結像）される。すなわち、遮光板５２と標本ＳＡとは共役な位置関係にあり、遮光板５２に形成されたピンホール５１の位置にスポット状の蛍光（レーザー光）の像が形成される。そして、ピンホール５１を通過した蛍光のみがマルチモード光ファイバ５３を介して検出ユニット５５に伝達される。前述したように、レーザー光が照射される領域の周辺領域からも蛍光が出射されるが、これらの蛍光は遮蔽板５２上のピンホール５１より外側に結像される。そのため、蛍光観察に悪影響を与える（レーザー光が照射される領域の）周辺領域からの蛍光は、遮光板５２に遮られて検出ユニット５５に伝達されない。

マルチモード光ファイバ５３により検出ユニット５５に伝達された蛍光は、検出ユニット５５に設けられた蛍光フィルタ（図示せず）によって波長選択された後、図示しない光電子増倍管により光強度が検出される。光強度の検出信号はケーブル５６を介して処理ユニット５７へ送信され、処理ユニット５７により画像処理が行われ画像情報として取得されるとともに、標本ＳＡの観察画像（画像情報）がモニター（図示せず）に表示される。なお、観察者は必要に応じてこの画像情報を記録媒体（図示せず）に保存する。

このとき、観察者は、モニターに表示される観察画像を見ながら、調光装置６２に構成される操作ツマミ８１の回転操作を行う。そうすると、図１に示すように、操作ツマミ８１の回転操作によってハービング７１が所望の角度だけ回転し、レーザー光Ｌのハービング７１に対する入射角θが変化する。これにより、レーザー発生装置６１から発せられたレーザー光Ｌ（光束）が開口６７に対して光軸と略垂直方向に相対移動（平行移動）し、開口６７を通過するレーザー光Ｌの通過断面積が変化することで、シングルモード光ファイバ６９に入射する（すなわち、光源ユニット６から発せられる）レーザー光Ｌの光量が調節（調光）される。

そのため、観察者は、モニターに表示される観察画像を見ながら、調光装置６２に構成される操作ツマミ８１を回転操作することにより、所望のレーザー光（励起光）の光量を得ることができる。また、予め取得した観察画像の信号強度から適したレーザー光（励起光）の光量を推測し、この光量が得られるように操作ツマミ８１を回転操作することで、レーザー光（励起光）の光量を所望の値に近づけることもできる。

この結果、以上のような構成の調光装置６２によれば、移動装置７０のハービング７１を用いてレーザー光Ｌの光量を調節（調光）することができ、さらに、操作ツマミ８１（操作装置８０）の回転操作（外部操作）によってレーザー光Ｌの光量を連続的に調節することができるため、減光率の自由度が高く、安価な調光装置を得ることができる。

また、光源としてレーザー発生装置６１を用いることで、平行光束を容易に得ることができる。さらに、第３光学系６５が、開口６７に配設された第２集光レンズ６８と、開口６７を通過するとともに第２集光レンズ６８に集光されたレーザー光Ｌが入射するシングルモード光ファイバ６９とを有して構成されることで、レーザー光を効率よく伝達することができる。また、移動装置７０が、レーザー発生装置６１から発せられたレーザー光Ｌが透過するハービング７１と、ハービング７１を操作装置８０の外部操作に伴って回転可能に保持するハービング保持部７２とを有して構成されることで、調光装置（移動装置）の構造を簡潔にすることができる。

さらに、ハービング保持部７２にハービング７１とともに回転可能な円盤部７５が設けられるとともに、円盤部７５が、円盤部７５の外周部に設けられ、固定された爪部７９と係合可能な複数のノッチ部７６と、円盤部７５の外周部においてノッチ部７６と円盤部７５の中心軸対称に設けられ、爪部７９が摺接可能な摺接部７７とを有して構成されることで、ハービング７１は１８０度回転対称であるため、爪部７９をノッチ部７６と係合させることでレーザー光Ｌの調光量を再現性よく段階的に調節することができるとともに、爪部７９を摺接部７７に摺接させることでレーザー光Ｌの調光量を無段階的に調節することができる。

すなわち、ハービング保持部７２が、ハービング７１の回転角度を段階的に調節可能な第１調整部としてのノッチ部７６と、ハービング７１の回転角度を無段階的に調節可能な第２調整部としての摺接部７７とを有して構成されることで、レーザー光Ｌの調光量を再現性よく段階的に調節する機能と、レーザー光Ｌの調光量を無段階的に調節する機能を併せ持つことができる。

また、走査顕微鏡１が以上のような調光装置６２を有して構成されることで、減光率の自由度が高く、安価な調光装置を備えた走査顕微鏡を得ることができる。

なお、上述の実施形態において、本発明に係る走査顕微鏡の一例として走査型共焦点顕微鏡を用いているが、これに限られるものではなく、多光子励起走査顕微鏡を用いてもよい。なお、多光子励起走査顕微鏡を用いる場合、ピンホールの大きさを多光子励起でない場合に比べ十分に大きくするか、あるいは遮光板を取り除き、標本から発せられた蛍光を効率よく検出ユニットへ導くようにするのが一般的である。

また、上述の実施形態において、光源としてレーザー発生装置６１を用いているが、これに限られるものではなく、発散光を発生させるランプ光源を用いるようにしてもよい。

さらに、上述の実施形態において、第３光学系６５（光学系）が、開口６７に配設された第２集光レンズ６８と、開口６７を通過するとともに第２集光レンズ６８に集光されたレーザー光Ｌが入射するシングルモード光ファイバ６９とを有して構成されているが、これに限られるものではなく、例えば、レンズやミラーを用いて顕微鏡の照明系に集光する光学系でもよく、開口を有する光学系であればよい。また、光ファイバとしてシングルモード光ファイバ６９を用いているが、これに限られるものではなく、例えば、マルチモード光ファイバを用いてもく、さらに複数の光ファイバを束ねた構成であってもよい。

また、上述の実施形態において、移動装置７０が、レーザー発生装置６１から発せられたレーザー光Ｌが透過するハービング７１と、ハービング７１を操作装置８０の外部操作に伴って回転可能に保持するハービング保持部７２とを有して構成されているが、これに限られるものではなく、例えば、開口を有する光学系を移動させるように構成されてもよく、光源から発せられた光束を開口に対して光軸と略垂直方向に相対移動させるように構成されていればよい。

さらに、上述の実施形態において、操作装置８０が操作ツマミ８１から構成されているが、これに限られるものではなく、例えば、レバー等を用いてもよく、移動装置を外部操作可能な構成であればよい。

また、上述の実施形態において、ハービング保持部７２が、ハービング７１の回転角度を段階的に調節可能な第１調整部としてのノッチ部７６と、ハービング７１の回転角度を無段階的に調節可能な第２調整部としての摺接部７７とを有して構成されているが、これに限られるものではなく、ハービング保持部を回転駆動するモーター等をハービング保持部に設け、ハービングの回転角度を段階的に、あるいは無段階的に切り換えて調節できるようにモーター等を駆動制御するようにしてもよい。

本発明に係る調光装置の要部構成を示す模式図である。 本発明に係る調光装置を備えた走査顕微鏡の概略構成を示す模式図である。 上記調光装置に構成される移動装置および操作装置の平面図である。 図３中の矢印IV−IVに沿った断面図である。 開口とレーザー光との位置関係を表した図である。 開口とレーザー光との中心間距離と、レーザー光のシングルモード光ファイバへの入射光量の関係を表した図である。 ハービング入射角とファイバ入射光量との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 走査顕微鏡
２ 第１集光光学系
３ 走査装置
４ 第２集光光学系
５ 光検出装置
６ 光源ユニット
６１ レーザー発生装置（光源）
６２ 調光装置
６５ 第３光学系（光学系）
６７ 開口
６８ 集光レンズ
６９ シングルモード光ファイバ（光ファイバ）
７０ 移動装置
７１ ハービング
７２ ハービング保持部（７２ａ 嵌合穴）
７５ 円盤部
７６ ノッチ部（第１調整部）
７７ 摺接部（第２調整部）
７９ 爪部
８０ 操作装置
ＳＡ 標本
Ｌ レーザー光（光束）

Claims (5)

1. 光源から発せられた光束が通過可能な開口を有し、前記光源から発せられた光束が前記開口を通過し入射する光学系と、
   前記光源と前記光学系との間に配設され、前記光源から発せられた光束を前記開口に対して光軸と略垂直方向に相対移動させる移動装置と、
   前記移動装置を外部操作可能に構成され、前記外部操作により前記移動装置に相対移動させられる光束の前記開口に対する相対移動量を変化させる操作装置とを備え、
   前記操作装置の外部操作によって、前記移動装置に前記光源から発せられた光束を前記開口に対して光軸と略垂直方向に相対移動させ、前記開口を通過する光束の通過断面積を変化させることにより、前記光学系に入射する光束の光量を調節可能に構成されることを特徴とする調光装置。
2. 前記光源がレーザー光を発生させるレーザー発生装置であり、
   前記光学系が、前記開口に配設された集光レンズと、前記開口を通過するとともに前記集光レンズに集光されたレーザー光が入射する光ファイバとを有して構成され、
   前記移動装置が、前記レーザー発生装置から発せられたレーザー光が透過するハービングと、前記ハービングを前記操作装置の外部操作に伴って回転可能に保持するハービング保持部とを有して構成されることを特徴とする請求項１に記載の調光装置。
3. 前記ハービング保持部に、前記ハービングとともに回転可能な円盤部が設けられており、
   前記円盤部は、
   前記円盤部の外周部に設けられ、固定された爪部と係合可能な複数のノッチ部と、
   前記円盤部の外周部において前記複数のノッチ部と前記円盤部の中心軸対称に設けられ、前記爪部が摺接可能な摺接部とを有して構成されることを特徴とする請求項２に記載の調光装置。
4. 前記ハービング保持部は、
   前記ハービングの回転角度を段階的に調節可能な第１調整部と、
   前記ハービングの回転角度を無段階的に調節可能な第２調整部とを有して構成されることを特徴とする請求項２に記載の調光装置。
5. 光源からの光を標本上に集光する第１集光光学系と、
   前記第１集光光学系を用いて前記標本上に集光される光を偏向し前記標本上で走査する走査装置と、
   前記標本からの光を検出する光検出装置と、
   前記標本からの光を前記光検出装置に集光する第２集光光学系とを備え、
   前記第１集光光学系は、請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の調光装置を有して構成されることを特徴とする走査顕微鏡。

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