JP2005189475A

JP2005189475A - 顕微鏡装置

Info

Publication number: JP2005189475A
Application number: JP2003430029A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Kono; 慎一河野
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2003-12-25
Filing date: 2003-12-25
Publication date: 2005-07-14
Also published as: US20050141080A1; US7301697B2

Abstract

【目的】対物レンズから撮像面に至る光路上に、被検体からの反射光束のうち所定の平行光束のみを選別して出射する平行光束選別手段を備えることで、共焦点顕微鏡のように撮像面の手前にピンホール板等を配設せずとも不要なノイズ光を排除することができ、装置設計自由度の制約を緩和しつつ、高Ｓ／Ｎ比、高コントラスト、高分解能を達成する。
【解決手段】被検面３１上の集光位置からの正反射光は光軸に沿った平行光束として平行光束選別手段２０の第２臨界角プリズム１４、プリズム１５、第１臨界角プリズム１３に順次入射する。これら臨界角プリズム１３、１４は、この光束の波長に対し臨界角が４５度とされ、両斜面１３ａ、１４ａにおいて、この平行光束以外の光束を除去し、この平行光束のみを正規の光束として出射する。この平行光束は、コリメータレンズ１２で収束光とされ、ハーフプリズム１１で反射され、撮像素子５２の撮像面上に集光される。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検体にプローブ光を照射し該被検体からの反射光を受光して、被検体映像を得る顕微鏡装置に関し、特に、人体組織のように散乱光の割合が極めて大きい被検体の映像を得る顕微鏡装置に関するものである。

従来、医療用や工業用等の被検体を撮像する用途として共焦点顕微鏡が知られている。
この共焦点顕微鏡では、点光源と、被検体の合焦位置と、撮像面の手前に配されたピンホールとが互いに共役の位置関係にあり、被検体の１点である合焦位置よりピントがずれた位置からの反射光を像形成情報から排除できるため、Ｓ／Ｎ比やコントラストの高い画像を得ることができる。また、いわゆるオプティカルセクショニング効果を高くできるため光軸方向の分解能を格段に高くすることができ、横方向の分解能も通常の光学顕微鏡に比べて高くすることができる。

なお、このような共焦点顕微鏡の原理を利用した共焦点プローブ装置も種々提案されている（例えば、下記特許文献１を参照）。
特開２００１−３５００９８号公報

このように、共焦点顕微鏡は多くの優れた効果を有するものの、その一方、上記３つの位置を共役関係に配することを前提とした上で、ピンホール板を撮像面の手前の所定位置に調整して配設しなければならず、また、通常は点光源を作成するために光源の後段にピンホール板を配設しなければならないため、装置設計の自由度が制約されるという問題を有している。

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、少なくともピンホール板を所定位置に調整配置すること等による、装置設計自由度の制約を緩和しつつ、共焦点顕微鏡と同様に画像のＳ／Ｎ比、コントラストおよび分解能を高くすることができる顕微鏡装置を提供することを目的とするものである。

本発明の顕微鏡装置は、光源部からの照明用光束を対物レンズにより集光せしめて被検体に照射するとともに、前記被検体の集光点から反射されて前記対物レンズに戻った反射光束を、前記集光点と共役な位置関係にある撮像面上の位置に集光させる光学系を備えてなる顕微鏡装置において、
前記光学系は、
前記光源部から前記対物レンズに至る光路上に、該光源部からの照明用光束を平行光束とするコリメータレンズを備えるとともに、
前記対物レンズから前記撮像面に至る光路上に、前記反射光束のうち、前記集光点から反射され、前記対物レンズを通過した所定の平行光束のみを選別して出射する平行光束選別手段を備えていることを特徴とするものである。

また、前記平行光束選別手段は、前記コリメータレンズと前記対物レンズとの間の光路上に配置されていることが好ましい。

また、前記光学系は、
前記光源部と前記平行光束選別手段との間の光路上において、前記光源部から前記被検体に至る往路と該被検体から前記撮像面に至る復路との分岐点に偏光ビームスプリッタを備えるとともに、
前記平行光束選別手段と前記対物レンズの間の光路上に１／４波長板を備えるように構成されていることが好ましい。

また、前記光学系は、前記照明用光束を前記被検体上において、該対物レンズの光軸と所定の角度（直角を含む任意の角度）で交差する方向に走査するための光走査手段を備えていることが好ましい。

また、前記光学系は、
前記対物レンズとして、焦点距離が互いに等しい複数のレンズ素子が２次元的に配置されてなるマイクロレンズアレイを備えるとともに、
前記撮像面に、前記複数のレンズ素子を通過した光束の各焦点位置からの反射光束を検出可能な面状の光センサを備えていることが好ましい。

また、前記光学系は、前記対物レンズから照射される光束を該光束の軸方向に走査するためのフォーカス機構を備えていることが好ましい。

また、前記平行光束選別手段は、前記反射光束が順次入射される少なくとも２つの境界面を有し、
この２つの境界面は、前記所定の平行光束の該２つの境界面への各入射角度がそれぞれ略臨界角となるように配置され、かつ、一方の境界面に前記略臨界角よりも小なる入射角度で入射した光束は該一方の境界面を透過させることにより除去するとともに、大なる入射角度で入射して反射された光束は他方の境界面に前記略臨界角よりも小なる入射角度で入射させ該他方の境界面を透過させることにより除去するように配置されており、前記２つの境界面のいずれにも前記略臨界角で入射した光束のみを出射するように構成されていることが好ましい。

また、前記平行光束選別手段は、前記境界面が斜面に設けられた直角プリズム型の臨界角プリズムを複数個組み合わせて構成されていることが好ましい。

前記平行光束選別手段は、前記臨界角プリズムを２個１組として複数組組み合わせて構成されていることが好ましい。

また、前記光源部は、２次元的に配置された複数の光出射端を備えていることが好ましい。

さらに、前記光学系が内視鏡プローブの先端部に配置されていることが好ましい。

本発明の顕微鏡装置によれば、光源部から対物レンズに至る光路上に、該対物レンズに入射される光束を平行光束とするコリメータレンズを備えるとともに、該対物レンズから撮像面に至る光路上に、該対物レンズから該撮像面に向かう被検体からの反射光束のうち所定の平行光束のみを選別して出射する平行光束選別手段を備えている。このため、観察すべき被検体の集光位置から正反射された光束のみを撮像面の１点に集光させることができ、従来の共焦点顕微鏡のように撮像面の手前にピンホール板等を配設せずとも不要なノイズ光を排除することができるので、装置設計自由度の制約を緩和しつつ、高Ｓ／Ｎ比、高コントラストで高分解能な顕微鏡装置を得ることが可能となる。

以下、本発明の実施形態に係る顕微鏡装置について図面を参照しつつ説明する。

図８および図９は、本発明の一実施形態に係る顕微鏡装置を内視鏡装置に適用した場合の概略を示す概念図である。
すなわち、この顕微鏡装置は、図８に示すように、内視鏡本体１の鉗子口２を介して外部に突出されたプローブ３内に配されてなり、このプローブ３の先端部側壁面に設けられた検出窓４を介して被検体５の観察を行なうものである。

また、この顕微鏡装置は、図９に示すように、半導体レーザ光源８０と、光源８０からの照明用光束を対物レンズ９２により集光せしめて被検体５上に照射するとともに、前記被検体５の集光点から反射されて前記対物レンズ９２に戻った反射光束を、2次元的に撮像画素が配列されてなる撮像素子９６の撮像面上の位置に集光させる光学系を備えている。また、光源８０と対物レンズ９２との間には、ハーフプリズム８１、コリメータレンズ８２、平行光束選別手段９０、集束レンズ９１およびマイクロミラーデバイス９３を備えている。なお、図８に示すように、プローブ３の先端部は被検体５の観察が容易となるように、アングルゴム９５にて被覆されたアングル機構９４を用いて屈曲可能に構成されている。

上記ハーフプリズム８１は、光源８０からの光束を直進透過させるとともに、被検体５からの戻り光を撮像素子９６方向に反射せしめる機能を有する。
また、コリメータレンズ８２は、光源８０からの発散光を平行光に変換するとともに、平行光束選別手段９０を通過した被検体５からの戻り光を平行光束から収束光に変換して、撮像素子９６の撮像面上の１点に集光せしめるものである。

また、集光レンズ９１は、平行光束選別手段９０から出射された照明用光束をマイクロミラーデバイス９３のミラー上に照射せしめるように作用し、また、このマイクロミラーデバイス９３は、ミラー面上に照射された照明用光束を所定方向に走査するように、図示されない配線を介して伝送された駆動信号により駆動される。

また、平行光束選別手段９０は、前記集光点から反射され、光軸に沿った所定の平行光束として入射された光束のみを選別して出射する、３つのプリズム８３、８４、８５からなるプリズム組合せ体により構成されている。３つのプリズム８３、８４、８５は各々直角二等辺三角柱形状とされており、そのうち、平行光束選別手段９０の光入射端と光出射端を構成する各臨界角プリズム８３、８４はその斜面に対する光束の入射角が略臨界角となるように構成されている。図９に示す例では、この臨界角が４５度となるように設定されている。

本実施形態の顕微鏡装置では、上記のように構成された結果、光源８０から出射された照明用光束は、平行光束選別手段９０内を平行光束の状態で通過し、被検体５の１点に照射され、一方、被検体５から反射された光束は、被検体５の集光位置から正反射された光束のみが平行光束選別手段９０内を平行光束の状態で通過し得るようになっている。

すなわち、被検体５の集光位置から正反射された光束のみが、平行光束選別手段９０内に配された２つの臨界角プリズム８３、８４の各反射面のいずれにおいても反射されて、通過することができ、平行光束選別手段９０に入射したその余の光束は、上記両反射面のいずれかにおいて屈折透過され、平行光束選別手段９０の入出射端面からは出射されない状態となる。

被検体５の集光位置から正反射され、平行光束選別手段９０の入出射端面から出射された光束はコリメータレンズ８２により収束された状態で、ハーフプリズム８１に入射し、そのハーフミラー面において反射されて撮像素子９６の撮像面上に集光される。これにより、被検体５の集光位置における像情報が撮像素子９６において得られることになる。
なお、光源８０の発光点位置と被検体５の集光位置と撮像素子９６の撮像面上の集光点とはこの光学系について互いに共役の関係にある。

以下、図１から図７の各実施例を用いて上記実施形態の構成の主要部を詳細に説明する。

図１（Ａ）は、第１実施例の構成を示すものである。
すなわち、点光源１０からの出射光束７０はハーフプリズム１１、コリメータレンズ１２、平行光束選別手段２０および対物レンズ３２を介して被検体３１の所望位置に集光する。ここで、点光源１０から出射された光束は発散光束の状態とされているが、コリメータレンズ１２によって光軸に沿った平行光束とされるので、略全ての光束が平行光束選別手段２０を通過することになる。また、平行光束選別手段２０を通過した平行光束を対物レンズ３２によって上記所望位置に集光する場合には、上記所望位置は対物レンズ３２の焦点位置に一致する。

一方、被検体３１の上記所望位置（集光位置）からの反射光が全て正反射光であるとすれば、入射経路を逆進するようにして対物レンズ３２で平行光束に変換されるはずであるが、被検体３１が例えば人体の皮膚組織であるような場合には、この反射光の中に散乱光も含まれるし、さらに、上記集光位置よりも前側や後側の位置からの反射光も含まれる。

上記所望位置（集光位置）からの反射光以外の反射光（以下、ノイズ反射光と称する）はノイズ情報となってＳ／Ｎ比を低下させるものであるから、除去する必要がある。そこで、本実施例装置においては、これらのノイズ反射光は平行光束からずれた状態となって対物レンズ３２から出射されることに着目し、平行光束選別手段２０において光軸に沿った平行光束以外は正規の方向に出射されないように構成することによって、上記ノイズ反射光が撮像素子５２に到達しないようにしている。

すなわち、上記集光位置からの正反射光は光軸に沿った平行光束として平行光束選別手段２０の第２臨界角プリズム１４に入射する。この第２臨界角プリズム１４は、上述したように断面直角二等辺三角形状とされており、この光束の波長に対して臨界角が４５度となるような屈折率に設定されている。したがって、この第２臨界角プリズム１４の入出射面１４ｂに垂直に入射した平行光束はその斜面１４ａに略臨界角で入射するため、正反射されて入射経路を逆進するようにしてプリズム１５に至る。この後、プリズム１５に入射した上記平行光束は、直交する２つのプリズム面１５ａ、１５ｂにおいて各々直角に反射され、第１臨界角プリズム１３に入射し、第１臨界角プリズム１３の斜面１３ａに略４５度の入射角で入射する。この第１臨界角プリズム１３も、この光束の波長に対して臨界角が４５度となるような屈折率に設定されていることから、上記平行光束はその斜面１３ａに略臨界角で入射するため、正反射され入射経路を逆進するようにして第１臨界角プリズム１３の入出射面１３ｂから垂直に出射される。この後、上記平行光束は、コリメータレンズ１２において収束光とされ、ハーフプリズム１１の反射面１１ａで反射され、撮像素子５２の撮像面の一点に集光するようになっている。

しかしながら、上記ノイズ反射光の場合には、図１（Ａ）に示すように、上記平行光束とは若干異なった角度で、平行光束選別手段２０に入射するため、上記臨界角より小さい角度で第２臨界角プリズム１４の斜面１４ａに入射したものは、この面１４ａで正反射されることなく、この面１４ａを透過するため、この平行光束選別手段２０を正規の経路で通過することができない。一方、上記臨界角より大きい角度で第２臨界角プリズム１４の斜面１４ａに入射したものは、この面１４ａで正反射され、プリズム１５方向に向かうが、この後、第１臨界角プリズム１３の斜面１３ａにおいては上記臨界角より小さい角度で入射することになるため、この面１３ａで正反射されることなく、この面１３ｂを透過することになり、やはり平行光束選別手段２０を正規の経路で通過することができない。

したがって、この平行光束選別手段２０の入出射面１３ｂからは、上記ノイズ反射光が除去された、集光位置から正反射された平行光束のみが出射されることとなる。
上記平行光束選別手段２０としては、図１（Ａ）に示されたものに限られるものではなく、例えば、図１（Ｂ）に示される平行光束選別手段１２０のように、各臨界角プリズム１１３、１１４の斜面１１３ａ、１１４ｂが、互いに外方を向くように、かつこれらの斜面が互いに直交するように配置するとともに、被検体１３１の集光位置からの正反射光が、各斜面１１３ａ、１１４ｂに対して略４５度の入射角で入射するように配置することにより構成してもよい。

なお、図１（Ｂ）の各部材の符号において、図１（Ａ）の各部材の符号と同様な機能を有するものについては、各々、図１（Ａ）の各部材の符号に１００を加えた符号により表し、その詳細な説明は省略する。

また、図２に示す第２実施例においては、上記ハーフプリズム１１の替わりに偏光ビームスプリッタ２１１を備えており、また、平行光束選別手段２２０と対物レンズ２３２との間には１/４波長板２１６が設けられている。

この第２実施例のものにおいては、偏光ビームスプリッタ２１１を透過した照明光は一方の直線偏光（ここではＳ偏光）とされ、１/４波長板２１６を２回透過した戻り光が他方の直線偏光（ここではＰ偏光）に変換されていることから、偏光ビームスプリッタ２１１に戻った略全光束が偏光反射面２１１ａにおいて反射され、被検体情報を担持した微小な光を効率的に得ることができる。

なお、平行光束選別手段２２０における２つの臨界角プリズム２１３、２１４の斜面２１３ａ、２１４ａには各々、Ｓ偏光に対して光反射を増加し、Ｐ偏光に対して臨界角以下の入射角の状態で光反射を防止する光学薄膜がコーティングされる。該斜面２１３ａ、２１４ａには、点光源２１０からの光束２７０がＳ偏光の状態で入射されるとともに被検体２３１からの戻り光がＰ偏光の状態で入射するので、この光学薄膜においては、点光源２１０からの光束２７０を略１００％の割合で全反射させ（反射増加膜として機能する）、一方、被検体２３１からの戻り光に対しては、臨界角以下の入射角の状態となるとその反射率を急激に減少させるので、不要光の反射を減少させることができる（不要光に対して反射防止膜として機能する）。

また、図２に示す光学系全体を、例えば被検体２３１の表面に沿って2次元的に走査することで、いわゆる３次元スキャナを構成することができる。これにより、簡易な構成で３次元的な被検体情報を得ることができる。
なお、図２の各部材の符号において、図１（Ａ）の各部材の符号と同様な機能を有するものについては、各々、図１（Ａ）の各部材の符号に２００を加えた符号により表し、その詳細な説明は省略する。

また、図３（Ａ）、（Ｂ）に示す第３実施例においては、平行光束選別手段３２０、４２０から出射された光束を被検面（集光面）３３１、４３１上に１次元的または２次元的に走査するように構成されている。すなわち、対物レンズ３２２、４２２の光源３１０、４１０側に配された光スキャナ３２１、４２１、例えばガルバノメータミラーやポリゴンミラー等により光束を１次元的または２次元的に走査する。このように照明光束を被検面３３１、４３１上に走査することにより被検面の情報を１次元的または２次元的に得ることができる。

なお、図３（Ａ）では照明光束が平行光束の状態のまま光スキャナ３２１に照射されるように構成されており、図３（Ｂ）では照明光束が収束レンズ４３２によって平行光束の状態から収束され、最も細く絞られた状態で光スキャナ４２１に照射されるようになっている。図３（Ｂ）に示すように構成することで、光スキャナ４２１のミラー面積を小さなものとすることができる。
なお、図３（Ａ）、（Ｂ）の各部材の符号において、図１（Ａ）の各部材の符号と同様な機能を有するものについては、各々、図１（Ａ）の各部材の符号に３００および４００を加えた符号により表し、その詳細な説明は省略する。

また、図４（Ａ）、（Ｂ）に示す第４実施例においては、平行光束選別手段５２０、６２０から出射された光束をレンズアレイ５４２、６４２を用いて、被検面（集光面）５３１、６３１上の多数の点に集光せしめて、これら各点における被検体情報を同時に取得して、被検面５３１、６３１上の走査を高速化するように構成されている。このような構成とすれば、走査時間の短縮化を図りつつ、横分解能を大幅に向上させようとする場合に有効である。

なお、図４（Ａ）では、マイクロレンズアレイ５４２が対物レンズとして用いられ、また、マイクロレンズアレイ５４１が撮像レンズとして用いられている。一方、図４（Ｂ）では、マイクロレンズアレイ６４２とともに凸レンズ６３２が対物レンズとして用いられ、撮像素子６５２のハーフプリズム６１１側には通常の撮像レンズ６４１が用いられている。
なお、図４（Ａ）、（Ｂ）の各部材の符号において、図１（Ａ）の各部材の符号と同様な機能を有するものについては、各々、図１（Ａ）の各部材の符号に５００および６００を加えた符号により表し、その詳細な説明は省略する。

次に、図５に示す第５実施例においては、光源７１０としてアレイ状のものを用いている。すなわち、アレイ状光源７１０の各素子が点光源とされ、これらの点光源から出射された照明光束７７０は、被検面（焦点面）７３１上の一点に重ねて集光され、その集光点における照明光量を大とすることができる。すなわち、アレイ状光源７１０の各素子と集光点とは互いに物点と像点の位置関係となる。
なお、図５の各部材の符号において、図１（Ａ）の各部材の符号と同様な機能を有するものについては、各々、図１（Ａ）の各部材の符号に７００を加えた符号により表し、その詳細な説明は省略する。

次に、図６（Ａ）、（Ｂ）に示す第６実施例においては、対物レンズ８３２、９３２の全体または一部を光軸方向に移動させることにより照明光束の集光位置（焦点位置）を変化させ、観察すべき被検面８３１、９３１を深さ方向に変化させ、逐次深さ方向の情報を得るように構成されている。これにより、被検体の横方向の情報に加え、深さ方向の情報も得ることができ、例えば断層撮影内視鏡等に好適な態様とすることができる。

なお、図６（Ａ）の実施例では、対物レンズ８３２全体が光軸方向に移動することにより集光位置を移動させるように構成されているのに対し、図６（Ｂ）の実施例では、対物レンズ９３２、９３３の一部が光軸方向に移動することにより集光位置を移動させるように構成されている。
なお、図６（Ａ）、（Ｂ）の各部材の符号において、図１（Ａ）の各部材の符号と同様な機能を有するものについては、各々、図１（Ａ）の各部材の符号に８００および９００を加えた符号により表し、その詳細な説明は省略する。

また、図７に示す第７実施例においては、平行光束選別手段として第１の平行光束選別手段１０２０および第２の平行光束選別手段１１２０を直列的に配置したものを用いるように構成されている。これら２つの平行光束選別手段１０２０、１１２０は、各々上述した平行光束選別手段２０と同様の構成とされているが、平行光選別を複数回繰り返すことにより分解能（縦分解能）を格段に向上させることができる。勿論、上述した如き平行光束選別手段を３つ以上直列的に配置することも可能である。

このように、同様の構成を直列に設けることにより性能を向上させることが可能という構成は本実施例特有の技術思想によるものであり、例えば、共焦点顕微鏡等においては、そもそもこのような発想を具現化することが困難である。
なお、図７の各部材の符号において、図１（Ａ）の各部材の符号と同様な機能を有するものについては、各々、図１（Ａ）の各部材の符号に１０００（第２の平行光束選別手段１１２０に関しては１１００）を加えた符号により表し、その詳細な説明は省略する。

なお、本発明の顕微鏡装置としては、上記実施形態のものに限られるものではなく、その他の種々の態様の変更が可能であり、上記各実施例の特徴を任意に組み合わせた構成のものとすることができる。例えば、図３に示す第３実施例の装置と図６に示す第６実施例の装置とを組み合わせることにより３次元スキャンを行なう顕微鏡装置とすることができる。

また、光源としても半導体レーザ光源に替えて、ＬＥＤや高圧水銀ランプ等の周知の光源を使用することが可能である。

また、対物レンズとして、その全体またはその一部を光軸方向に移動させるのではなく、本願出願人がすでに開示している特願2003−293329号明細書等に記載された、色収差を発生させるための対物レンズを用い、各波長光毎に得られる、深さ方向各位置における被検体情報を同時に得るようにしてもよい。

また、撮像素子としては上記面状アレイセンサに替えて、ラインセンサを用いてもよいことは勿論である。

また、被検体としては人体に限られず、光が内部に侵入して、内部の各位置から反射光が得られるその他の種々の組織とすることができる。

本発明の第１実施例に係る顕微鏡装置の光学系部分を示す概略図本発明の第２実施例に係る顕微鏡装置の光学系部分を示す概略図本発明の第３実施例に係る顕微鏡装置の光学系部分を示す概略図本発明の第４実施例に係る顕微鏡装置の光学系部分を示す概略図本発明の第５実施例に係る顕微鏡装置の光学系部分を示す概略図本発明の第６実施例に係る顕微鏡装置の光学系部分を示す概略図本発明の第７実施例に係る顕微鏡装置の光学系部分を示す概略図本発明の一実施形態に係る顕微鏡装置を内視鏡装置に適用した場合の概略を示す外面斜視図図８に示す顕微鏡装置の内部の光学系部分を示す一部断面図

符号の説明

１内視鏡本体
２鉗子口
３プローブ
４検出窓
５被検体
１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、８１０、９１０、１０１０
点光源
１１、８１、１１１、３１１、４１１、５１１、６１１、７１１、８１１、９１１、１０１１ハーフプリズム
１１ａ、１１１ａ、３１１ａ、４１１ａ、５１１ａ、６１１ａ、７１１ａ、８１１ａ、９１１ａ、１０１１ａ反射面
１２、８２、１１２、２１２、３１２、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２、９１２、１０１２コリメータレンズ
１３、１１３、２１３、３１３、４１３、５１３、６１３、７１３、８１３、９１３、１０１３、１１１３第１臨界角プリズム
１３ａ、１１３ａ、２１３ａ、３１３ａ、４１３ａ、５１３ａ、６１３ａ、７１３ａ、８１３ａ、９１３ａ、１０１３ａ、１１１３ａ、１４ａ、１１４ａ、２１４ａ、３１４ａ、４１４ａ、５１４ａ、６１４ａ、７１４ａ、８１４ａ、９１４ａ、１０１４ａ、１１１４ａ斜面
１４、１１４、２１４、３１４、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４、９１４、１０１４、１１１４第２臨界角プリズム
１５、８５、１１５、２１５、３１５、４１５、５１５、６１５、７１５、８１５、９１５、１０１５、１１１５プリズム
２０、９０、１２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０、８２０、９２０、１０２０、１１２０平行光束選別手段
３１、１３１、２３１、３３１、４３１、５３１、６３１、７３１、８３１、９３１、１０３１被検体（被検面）
３２、９２、１３２、２３２、３３２、４３２、６３２、７３２、８３２、９３２、１０３２対物レンズ
５２、９６、１５２、２５２、３５２、４５２、５５２、６５２、７５２、８５２、９５２、１０５２撮像素子
８０半導体レーザ光源
８３、８４臨界角プリズム
９１集束レンズ
９３マイクロミラーデバイス
９４アングル機構
９５アングルゴム
２１１偏光ビームスプリッタ
２１１ａ偏光反射面

Claims

光源部からの照明用光束を対物レンズにより集光せしめて被検体に照射するとともに、前記被検体の集光点から反射されて前記対物レンズに戻った反射光束を、前記集光点と共役な位置関係にある撮像面上の位置に集光させる光学系を備えてなる顕微鏡装置において、
前記光学系は、
前記光源部から前記対物レンズに至る光路上に、該光源部からの照明用光束を平行光束とするコリメータレンズを備えるとともに、
前記対物レンズから前記撮像面に至る光路上に、前記反射光束のうち、前記集光点から反射され、所定の平行光束として入射された光束のみを選別して出射する平行光束選別手段を備えていることを特徴とする顕微鏡装置。
前記平行光束選別手段は、前記コリメータレンズと前記対物レンズとの間の光路上に配置されていることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡装置。
前記光学系は、
前記光源部と前記平行光束選別手段との間の光路上において、前記光源部から前記被検体に至る往路と該被検体から前記撮像面に至る復路との分岐点に偏光ビームスプリッタを備えるとともに、
前記平行光束選別手段と前記対物レンズの間の光路上に１／４波長板を備えるように構成されていることを特徴とする請求項２記載の顕微鏡装置。
前記光学系は、前記照明用光束を前記被検体上において、該対物レンズの光軸と所定の角度で交差する方向に走査するための光走査手段を備えていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載の顕微鏡装置。
前記光学系は、
前記対物レンズとして、焦点距離が互いに等しい複数のレンズ素子が２次元的に配置されてなるマイクロレンズアレイを備えるとともに、
前記撮像面に、前記複数のレンズ素子を通過した光束の各集光点からの反射光束を検出可能な面状の光センサを備えていることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載の顕微鏡装置。
前記光学系は、前記照明用光束の集光点を該光束の軸方向に走査するための対物レンズ移動機構を備えていることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項記載の顕微鏡装置。
前記平行光束選別手段は、前記反射光束が順次入射される少なくとも２つの境界面を有し、
この２つの境界面は、前記所定の平行光束の該２つの境界面への各入射角度がそれぞれ略臨界角となるように配置され、かつ、一方の境界面に前記略臨界角よりも小なる入射角度で入射した光束は該一方の境界面を透過させることにより除去するとともに、大なる入射角度で入射して反射された光束は他方の境界面に前記略臨界角よりも小なる入射角度で入射させ該他方の境界面を透過させることにより除去するように配置されており、前記２つの境界面のいずれにも前記略臨界角で入射した光束のみを出射するように構成されていることを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項記載の顕微鏡装置。
前記平行光束選別手段は、前記境界面が斜面に設けられた直角プリズム型の臨界角プリズムを複数個組み合わせて構成されていることを特徴とする請求項７記載の顕微鏡装置。
前記平行光束選別手段は、前記臨界角プリズムを２個１組として複数組組み合わせて構成されていることを特徴とする請求項８記載の顕微鏡装置。
前記光源部は、２次元的に配置された複数の光出射端を備えていることを特徴とする請求項１〜９のうちいずれか１項記載の顕微鏡装置。
前記光学系が内視鏡プローブの先端部に配置されていることを特徴とする請求項１〜１０のうちいずれか１項記載の顕微鏡装置。