JP2005309412A

JP2005309412A - レーザ走査型顕微鏡

Info

Publication number: JP2005309412A
Application number: JP2005085947A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Hirata; 唯史平田; Hironari Fukuyama; 宏也福山
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2004-03-25
Filing date: 2005-03-24
Publication date: 2005-11-04

Abstract

【課題】装置を小型化でき、可視域から近赤外域までの波長で、特に細胞を生きたままの状態で観察可能とする。
【解決手段】レーザ光源部６と、レーザ光源部６からの励起光または照明光を伝達する光ファイバ５と、励起光または照明光を略平行にするコリメート光学系１８と、励起光または照明光を試料上で走査させる光走査部１９と、励起光または照明光を中間像位置Ｂに結像する瞳投影光学系２０と、結像された励起光または照明光の中間像を試料Ａ上に再結像させる対物光学系４と、試料Ａから発せられた蛍光または反射光を検出する検出光学系７とを備え、対物光学系４が、瞳投影光学系２０に対して、中間像位置Ｂの近傍において着脱可能であるレーザ走査型顕微鏡１を提供する。
【選択図】図１

Description

この発明は、細胞の機能の解明やイメージング等のアプリケーションにおいて蛍光観察や共焦点蛍光観察に用いられるレーザ走査型顕微鏡に関するものである。

従来、生体等の試料にその表面から励起光を照射して、試料の所定の深さ位置から発せられる蛍光を選択的に検出することにより、細胞の機能等を観察する装置として、レーザ走査型顕微鏡が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
このレーザ走査型顕微鏡は、顕微鏡の一般的な観察に加えて試料の微小スポット領域に集光させたレーザ光をガルバノミラーなどの走査手段によって走査し、試料から発せられる蛍光を検出し画像を得るものである。
このレーザ走査型顕微鏡は、解像力に優れ、観察する微小スポット以外の光を除去できるので、高いＳ／Ｎ比で鮮明な観察画像を得ることができるという利点を備えている。
特開平３−８７８０４号公報（第２頁等）特開平５−７２４８１号公報（図１等）

しかしながら、従来のレーザ走査型顕微鏡は、対物レンズや結像レンズなどの通常の蛍光観察に用いる光学系に加えて、瞳投影レンズや走査手段等の光学系を付加する必要があるため、装置自体が大きくなるという問題がある。
すなわち、一般にレーザ走査型顕微鏡の光学系は、結像レンズの焦点距離が約１８０ｍｍ前後と長くなっている。このため、試料から対物レンズの瞳の共役位置近傍に配置される走査手段までの全長が４００ｍｍ〜５００ｍｍとなり、装置が大型化している。

このため、共焦点蛍光観察や蛍光観察が可能となるのは、顕微鏡のステージ上に試料を配置した場合に限られる。そして、実際、ラットや小動物あるいは細胞の培養環境下で生きたままの状態（in vivo）で蛍光観察を行う場合、ステージ上に観察環境を構築しなければならないという制限があった。
さらに、レーザ走査型顕微鏡は、一般に対物レンズの光軸がステージ面に対して垂直となる状態で観察を行うように構成されている。このため、試料に対し斜めの観察方向から観察することは困難である。また、レーザ走査型顕微鏡全体を試料に対して傾ける、あるいは試料やステージを傾けて観察を行うことも困難である。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、従来のレーザ走査型顕微鏡と比較して、装置を小型化でき、可視域から近赤外域までの波長で、特に細胞を生きたままの状態で観察できる使い勝手のよいレーザ走査型顕微鏡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、この発明は、以下の手段を提供する。
本発明は、レーザ光源部と、該レーザ光源部からの励起光または照明光を伝達する光ファイバと、該光ファイバからの励起光または照明光を略平行にするコリメート光学系と、該コリメート光学系からの励起光または照明光を試料上で走査させる光走査部と、該光走査部からの励起光または照明光を中間像位置に結像する瞳投影光学系と、該瞳投影光学系において結像された励起光または照明光の中間像を試料上に再結像させる対物光学系と、前記試料から発せられた蛍光または反射光を検出する検出光学系とを備え、前記対物光学系が、前記瞳投影光学系に対して、前記中間像位置の近傍において着脱可能であることを特徴とするレーザ走査型顕微鏡を提供する。

この発明によれば、対物光学系が、瞳投影光学系に対して中間像位置近傍において着脱可能であるので、対物光学系を切り離して、観察対象部位に固定した状態に残すことができる。そして、再度観察するときには対物光学系を瞳光学系に接続することにより、対物光学系を一旦位置決めした観察対象部位の位置から動かすことなく、同一箇所の観察を時間間隔をおいて行うことができる。また、観察対象部位に対して対物光学系を移動させないので、観察対象を痛めることがないという利点もある。
また、中間像位置近傍において着脱自在とすることにより、瞳投影光学系と対物光学系との光軸調整および傾き調整を簡易に行うことができる。さらに、瞳投影光学系によって中間像を結像させることにより、光学系の長さを十分取ることができ、生体の深いところまで対物光学系を挿入することが可能になる。

上記発明においては、ＮＡｐｌを、前記中間像位置における瞳投影光学系から出射されるレーザ光の開口数、Ｆｐｌを、瞳投影光学系の焦点距離、Ｌｓｆを、光走査部と中間像位置との距離として、以下の条件式（１）を満足することが好ましい。
０．０４≦｜ＮＡｐｌ×Ｆｐｌ／Ｌｓｆ｜≦０．１ …（１）

この発明によれば、｜ＮＡｐｌ×Ｆｐｌ／Ｌｓｆ｜が０．０４より小さい場合には、光走査部から対物光学系先端までの全長が長くなりすぎて、操作性が悪くなるという不都合がある。また、この場合には、Ｌｓｆを小さくしようとするとＮＡｐｌ×Ｆｐｌも小さくなる。広い観察範囲を得るためには光走査部で光を走査する角度を大きくする必要があるが、瞳投影光学系において軸外の光線が光軸から離れるため軸外収差（コマ収差、非点収差）の補正が困難になるという問題がある。
また、０．１より大きい場合には、光走査部と瞳投影光学系とが近接しすぎて干渉することが考えられ、光走査部の配置が困難になる。また、Ｌｓｆを小さくしようとすると、光走査部での光束径（＝ＮＡｐ×Ｆｐｌ）が大きくなる。

上記発明において、前記対物光学系が、Ｄｏｆを該対物光学系の最も物体側から１０ｍｍ以内にあるレンズの直径の最大値、Ｌｏｂを前記対物光学系の物体側先端部から中間像位置までの距離として、以下の条件式（２）および条件式（３）を満足することが好ましい。
０．３≦｜ＮＡｐｌ×Ｆｐｌ／Ｄｏｆ｜≦４ …（２）
０．０４≦｜ＮＡｐｌ×Ｆｐｌ／Ｌｏｂ｜≦０．２５ …（３）

この発明によれば、対物光学系の外径寸法を抑えて測定対象の侵襲を低減し、分解能の低下や観察範囲の狭小化を防止することが可能となる。また、対物光学系の全長を長く確保して、深い位置に配されている観察対象部位の観察が可能となる。｜ＮＡｐｌ×Ｆｐｌ／Ｄｏｆ｜が０．３より小さいと、対物光学系の外径が大きくなりすぎて、測定対象を大きく侵襲しなければ内部の測定対象部位まで到達することができなくなる。また、Ｄｏｆを小さくするとＮＡｐ×Ｆｐｌも小さくなるので光走査部の光束径が小さくなる。広い観察範囲を得るためには光走査部で光を走査する角度を大きくする必要があるが、瞳投影光学系で軸外の光線が光軸から離れるため軸外収差（コマ収差、非点収差）の補正が困難になるという問題がある。

また、｜ＮＡｐｌ×Ｆｐｌ／Ｄｏｆ｜が４より大きいとレンズ外径が十分にとれないため、開口数が下がって分解能が低下したり観察範囲が狭くなったりするという不都合がある。Ｄｏｆを小さくしようとすると、光走査部での光束径が大きくなるため、光走査部やコリメートレンズが大型化して装置が大型化してしまい、生体を生きたまま観察することが困難となるという問題がある。

さらに、｜ＮＡｐｌ×Ｆｐｌ／Ｌｏｂ｜が０．０４より小さいと、全長が長くなりすぎて操作性が悪化する。また、対物光学系の全長が長くなると軸外光線が光軸から離れるため、軸外収差の補正が困難になる。また、対物光学系の外径が大きくなるため、実験小動物等の試料に対する侵襲が大きくなるという問題がある。また、｜ＮＡｐｌ×Ｆｐｌ／Ｌｏｂ｜が０．２５より大きくなると、対物光学系の全長が短くなりすぎて、深い位置に配されている観察対象部位の観察が困難になり、また、瞳投影光学系への接続も困難になる。また、全長が短い場合には対物光学系を構成するレンズ枚数が制限されるため、収差補正が困難になるという問題がある。

また、上記発明においては、前記瞳投影光学系による前記光走査部の共役位置が、前記瞳投影光学系の試料側焦点位置よりも試料側に配置され、Ｌｐｌを、瞳投影光学系による光走査部の共役位置と瞳投影光学系の試料側焦点位置との距離として、以下の条件式（４）を満足することとしてもよい。
｜Ｆｐｌ／Ｌｐｌ｜≦１．３ …（４）

この発明によれば、対物光学系および瞳投影光学系の収差補正を容易にすることができる。｜Ｆｐｌ／Ｌｐｌ｜が１．３より大きいと、中間像位置と瞳位置（瞳投影光学系による光走査部の共役位置）とが近づきすぎて、軸外の主光線の光軸に対する角度が大きくなり過ぎるので収差補正が困難になるという問題がある。

さらに、上記発明においては、前記瞳投影光学系が、光走査部側から、正レンズと負レンズを接合した接合レンズを少なくとも１つ含み、全体として正の屈折力を有する第１群と、全体として正の屈折力を有する第２群とから構成され、νｄを、前記第１群の接合レンズの正レンズのｄ線に対するアッベ数、Ｒｐ１を、前記第１群の接合レンズの接合面の曲率半径、Δｎｄ１を前記第１群の接合レンズの正レンズと負レンズの屈折率の差として、以下の条件式（５）および条件式（６）を満足することが好ましい。
νｄ＞８０ …（５）
５＜｜Ｒｐ１／（Ｆｐ１×Δｎｄ１）｜＜１０ …（６）

νｄが８０以下の場合には、色収差の補正が困難になり、｜Ｒｐ１／（Ｆｐ１×Δｎｄ１）｜が５以下であると、球面収差が補正過剰になる。また、１０以上であると球面収差が補正不足になるという問題がある。この発明によれば、色収差の補正が容易であり、球面収差を適正に補正することができる。

さらに、上記発明においては、前記第２群が少なくとも２枚のレンズを含む少なくとも１つの接合レンズを含み、Ｒｐ２を前記第２群の接合レンズの接合面の曲率半径、Δｎｄ２を前記第２群の接合レンズの屈折力の差として、以下の条件式（７）を満足することが好ましい。
０．９＜｜Ｒｐ２／（Ｆｐ１×Δｎｄ２）｜＜２．５ …（７）

｜Ｒｐ２／（Ｆｐ１×Δｎｄ２）｜が０．９以下の場合にはコマ収差が補正不足になり、２．５以上の場合にはコマ収差が補正過剰になるという問題がある。この発明によれば、コマ収差を適正に補正することができる。

さらに、上記発明においては、前記対物光学系が、前記瞳投影光学系に対して、前記中間像位置の近傍において回転自在に着脱可能であることとしてもよい。
このようにすることで、瞳投影光学系側の回転位置にかかわらず、対物光学系を生体に位置決めしたままの状態で、生体に対して対物光学系を回転させることなく相互に連結することを可能とし、対物光学系によって生体を損傷することを回避することができる。
本発明のレーザ走査型顕微鏡は、前記試料から発せられた蛍光または反射光を集光する検出用カップリング光学系と、該検出用カップリング光学系により集光された蛍光または反射光を伝達する検出用光ファイバとを具備することとしてもよい。
このようにすることで、ＳＮ比が高い光学系を実現することが可能となる。
また、上記発明において、前記コリメート光学系と前記検出用カップリング光学系とが共通であってもよい。
この場合、ＳＮ比を高くしたまま、走査ユニットの小型化が可能となる。
上記発明において、前記検出用光ファイバのコア径を回折限界より大きくしてもよい。
この場合、ＳＮ比をさらに高くすることができ、厚い標本でも表面から深い位置を観察することが可能になる。

本発明によれば、瞳投影光学系によって中間像を結像することで、瞳投影光学系から対物レンズまでに至る光学系を細く長く形成することができ、実験動物等の観察対象の深い位置に配置されている観察対象部位まで、侵襲を低く抑えつつ、対物光学系を到達させることができる。
また、レーザ光源部および検出光学系を光ファイバにより切り離して、コリメート光学系から対物光学系までをコンパクトに構成するとともに、柔軟な光ファイバによって取り回しの自由度を高め、操作性を向上することができる。その結果、観察対象部位に対して任意の角度から対物光学系を近接させて観察を行うことができるという効果がある。

以下、本発明の一実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡について、図１〜図５を参照して説明する。
本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡１は、図１に示されるように、光学ユニット２と、走査ユニット３と、該走査ユニット３に取り付けられた対物光学系ユニット４と、光学ユニット２および走査ユニット３を接続する光ファイバ５とを備えている。

前記光学ユニット２は、レーザ光源部６と、検出光学系７とを備えている。
レーザ光源部６は、半導体レーザからなるレーザ光源８と、レンズ９とピンホール１０とからなるコリメート光学系１１と、ダイクロイックミラー１２とを備えている。
検出光学系７は、図１に示されるように、ダイクロイックミラー１３と、バリアフィルタ１４と、レンズ１５と、共焦点ピンホール１６と、受光センサ１７とを備えている。

前記光ファイバ５は、前記レーザ光源部６から発せられた励起光を伝達する一方、試料Ａから発せられた蛍光を検出光学系７まで導くようになっている。
前記走査ユニット３は、光ファイバ５からの励起光を略平行にするコリメート光学系１８と、該コリメート光学系１８からの励起光を試料Ａ上で走査させる光走査部１９と、該光走査部１９からの励起光を中間像位置Ｂに結像する瞳投影光学系２０とを備えている。

コリメート光学系１８は、該コリメート光学系１８を構成しているコリメートレンズを光軸方向に移動可能な位置調整機構２５（図４参照）を備えている。
また、光走査部１９は、直交する軸先回りに揺動可能な２枚のガルバノミラー１９ａ，１９ｂを備えており、コリメート光学系１８から発せられた平行光を２次元的に走査させることができるようになっている。
また、対物光学系ユニット４は、瞳投影光学系２０において結像された励起光の中間像を試料Ａ上に再結像させるように構成されている。

そして、これにより、試料Ａから発せられた蛍光は、対物光学系ユニット４、瞳投影光学系２０および光走査部１９およびコリメート光学系１８を経た後に検出光学系７の受光センサ１７によって検出されるようになっている。
また、光学ユニット２には、レーザ光源部６からの励起光を試料Ａに導くとともに、試料Ａからの蛍光を受光センサ１７に導くためのダイクロイックミラー２１が設けられている。図中符号２２は集光レンズである。

また、対物光学系ユニット４は、図２に示されるように、その後側焦点位置Ｃが、瞳投影光学系２０によって、光走査部１９を構成している２つのガルバノミラー１９ａ，１９ｂの中心位置Ｄ近傍において共役となるように構成されている。
さらに、本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡１においては、図３に示されるように、対物光学系ユニットが、瞳投影光学系２０による中間像の結像位置Ｂ近傍において、走査ユニット３から着脱できるように構成されている。
具体的には、図３に示されるように、瞳投影光学系２０の外筒２３と、対物光学系ユニット４の外筒２４とが、瞳投影光学系２０の中間像結像位置Ｂにおいて胴付き位置となるように設定されている。

なお、レーザ走査型顕微鏡１には、パーソナルコンピュータなどの処理制御手段２６（図４参照）が接続されている。処理制御手段２６は、レーザ光源８の波長制御、ダイクロイックミラー１２，１３やフィルタ１４等の波長選択、波長分離素子（図示略）の制御、検出光学系７の受光センサ１７により受光された検出情報の解析および表示、光走査部１９の駆動制御等を行うようになっている。

また、本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡１においては、瞳投影光学系２０の中間像位置Ｂにおける瞳投影光学系２０から出射されるレーザ光の開口数をＮＡｐｌ、瞳投影光学系２０の焦点距離をＦｐｌ、光走査部１９と中間像位置Ｂとの距離をＬｓｆとして、以下の条件式（１）を満足するように構成されている。
０．０４≦｜ＮＡｐｌ×Ｆｐｌ／Ｌｓｆ｜≦０．１ …（１）

さらに、対物光学系ユニット４の最も物体側から１０ｍｍ以内にあるレンズの直径の最大値をＤｏｆ、前記対物光学系ユニット４の物体側先端部から中間像位置Ｂまでの距離をＬｏｂとして、以下の条件式（２）および条件式（３）を満足するように構成されている。
０．３≦｜ＮＡｐｌ×Ｆｐｌ／Ｄｏｆ｜≦４ …（２）
０．０４≦｜ＮＡｐｌ×Ｆｐｌ／Ｌｏｂ｜≦０．２５ …（３）

また、瞳投影光学系２０の対物光学系ユニット４側焦点位置と、前記瞳投影光学系２０による前記光走査部１９側の共役位置Ｃとの距離をＬｐｌとして、以下の条件式（４）を満足するように構成されている。
｜Ｆｐｌ／Ｌｐｌ｜≦１．３ …（４）

さらに、瞳投影光学系２０が、光走査部１９側から、正レンズと負レンズとを接合した接合レンズを少なくとも１つ含み全体として正の屈折力を有する第１群２０ａと、少なくとも接合レンズを１つ含み全体として正の屈折力を持つ第２群２０ｂとで構成され、前記第１群２０ａの接合レンズの正レンズのｄ線に対するアッベ数をνｄ、第１群の接合レンズの接合面の曲率半径をＲｐ１、第１群２０ａの接合レンズの正レンズと負レンズとの屈折率の差をΔｎｄ１、前記第２群２０ｂの接合レンズの接合面の曲率半径をＲｐ２、第２群の接合レンズの屈折率の差をΔｎｄ２として、以下の条件式（５）、条件式（６）および条件式（７）を満足するように構成されている。
νｄ＞８０ …（５）
５＜｜Ｒｐ１／（Ｆｐｌ×Δｎｄ１）｜＜１０ …（６）
０．９＜｜Ｒｐ２／（Ｆｐ１×Δｎｄ２）｜＜２．５ …（７）

このように構成された本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡１によれば、レーザ光源８から出射された励起光は、レンズ９によってピンホール１０に集光された後、レンズ９によって平行光に変換される。その後、ダイクロイックミラー１２，２１、集光レンズ２２を経て光ファイバ５の端面に集光され、光ファイバ５内を伝達されて走査ユニット３に導かれる。走査ユニット３においては、光ファイバ５の端面から発せられた光がコリメート光学系１８によって平行光にされた状態で光走査部１９に導かれ、光走査部１９の各ガルバノミラー１９ａ，１９ｂの回転により光束を光軸に対して２次元方向にシフトさせられる。そして、瞳投影光学系２０を経て中間像位置Ｂに集光して結像する。中間像位置Ｂに集光した励起光は、対物光学系ユニット４を経て試料Ａに微小スポット状に照射される。このとき、試料Ａ面に照射される励起光は、光走査部１９によって走査される。

励起光が照射されることによって試料Ａで励起された蛍光は、対物光学系ユニット４、瞳投影光学系２０、光走査部１９、コリメート光学系１８、光ファイバ５、集光レンズ２２およびダイクロイックミラー２１を経て検出光学系７に導かれる。そして、検出光学系７において、ダイクロイックミラー１３、バリアフィルタ１４およびレンズ１５を介した後にピンホール１６を通過した蛍光だけが、受光センサ１７によって検出されることになる。

この場合において、本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡１によれば、瞳投影光学系２０により、対物光学系ユニット４との間に中間像を形成しているので、瞳投影光学系２０から対物光学系ユニット４の先端までに至る光学系の長さを十分に長く、その太さを十分に細く設定することができる。その結果、対物光学系ユニット４の外筒２４の外径寸法を小さく抑えて、実験小動物等を大きく切開等することなく、したがって、低い侵襲で実験小動物等に大きなダメージを与えることなく、体内の奥深くに位置する臓器（試料）Ａ等の観察対象部位まで対物光学系ユニット４の先端を到達させることができる。

また、本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡１によれば、瞳投影光学系２０による中間像位置Ｂにおいて対物光学系ユニット４を着脱可能に設けているので、中間像位置Ｂ以外の場所で着脱する場合と比較すると、光軸調整や光軸の傾き調整を厳密に行う必要がなく、比較的簡易に調整することができ、その結果得られる画像の品質を向上することができるという効果がある。

また、光学ユニット２と走査ユニット３とを光ファイバ５によって接続しているので、走査ユニット３をコンパクトに構成することができる。その結果、光ファイバ５を自由に湾曲させて走査ユニット３の傾きや位置を自由に変更でき、取り回しが簡単であるという利点がある。例えば、図４および図５に示されるように、走査ユニット３を、図示しないスタンドに取り付けられたアーム２７の先端に取り付けておき、アーム２７の傾き等を変更することで、走査ユニット３および対物光学系ユニット４を任意の観察位置に設定することができる。また、アーム２７と走査ユニット３との間に、微調整機構２８を設けておき、アーム２７の移動により、走査ユニット３の位置を粗調整し、微調整機構２８の作動によって微調整することにしてもよい。図中符号２９は画像を表示するディスプレイである。

さらに、図５に示されるように、対物光学系ユニット４を走査ユニット３から切り離して観察対象である実験小動物Ａの観察対象部位に位置決め状態に残し、アーム２７および走査ユニット３を移動させることで、走査ユニット３を各対物光学系ユニット４に位置決めして接続し観察することとしてもよい。このようにすることで、観察対象部位に対して一旦位置決めした対物光学系ユニット４を取り外さなくて済み、同一位置を観察することができるとともに、観察対象部位を痛めることなく観察することができる。

この場合において、対物光学系ユニット４の走査ユニット３への接続機構３０は、対物光学系ユニット４を走査ユニット３に接続する際に、両者をその軸線回りに相対回転させることなく連結することができる構造のものであることが好ましい。走査ユニット３の回転角度位置にかかわらず、試料Ａに対して位置決めした対物光学系ユニット４を回転させることなくそのまま接続することができる。その結果、試料Ａに損傷を与えることがないという利点がある。接続機構３０としては、ネジ締結する構造のものの他、対物光学系ユニット４側と走査ユニット３側とを相互に嵌合させて半径方向外方から押しネジでクランプする方式のもの、すり割り付きスリーブの外面にテーパネジを形成しナットの締結により締め付けていく方式のもの、スピゴットマウント方式、バイオネット方式、マグネットによって吸着する方式等任意の構造のものを採用することができる。
ピンホール１６は、散乱した励起光などの不要光を除去するために設けてある。

ここで、本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡１は、条件式（１）〜（７）を満足するように構成されている。
条件式（１）を満足することにより、操作性が良好であり、かつ、軸外収差（コマ収差、非点収差）を容易に補正できるという利点がある。
また、光走査部と瞳投影光学系とが近接しすぎて干渉することが防止され、光走査部の配置が容易になる。

条件式（２）を満足することにより、対物光学系の外径寸法を抑えて測定対象の侵襲を低減し、分解能の低下や観察範囲の狭小化を防止することが可能となる。また、対物光学系の全長を長く確保して、深い位置に配されている観察対象部位の観察が可能となる。また、軸外収差（コマ収差、非点収差）を容易に補正できる。
また、開口数の低下を防止して分解能を向上し、観察範囲を広く確保することができる。さらに、光走査部での光束径を小さくして、光走査部やコリメートレンズの大型化、および装置の大型化を防止し、生体の生きたまま観察を容易にすることができる。

さらに、条件式（３）を満足することにより、軸外収差の補正を容易にし、また、対物光学系の外径を小さくして、実験小動物等の試料に対する侵襲を低減することができる。また、全長を長くして対物光学系を構成するレンズ枚数を確保し、収差補正を容易にすることができる。

条件式（４）を満足することにより、対物光学系および瞳投影光学系の収差補正を容易にすることができる。中間像位置と瞳位置（瞳投影光学系による光走査部の共役位置）とが近づき過ぎるのを防止して、収差補正を容易にすることができる。
また、条件式（５）〜条件式（７）を満足することにより、色収差の補正を容易にし、球面収差やコマ収差が補正過剰になったり、補正不足になったりするのを防止できる。

以下、本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡１のコリメート光学系１８、瞳投影光学系２０および対物光学系ユニット４の実施例について説明する。
図６はコリメート光学系１８の構成を示す光軸に沿う断面図である。
このコリメート光学系１８は、光ファイバ５端面側から順に光軸に沿って、平行平板Ｌ_１と、両凸レンズＬ_２と該両凸レンズＬ_２側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ_３との接合正レンズと、光ファイバ５端面側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と両凸レンズＬ_５との接合正レンズとから構成されている。

コリーメート光学系１８を構成する各光学部材Ｌ_１〜Ｌ_５の数値データを以下に示す。この数値データにおいて、ｒは各レンズＬ_１〜Ｌ_５の曲率半径、ｄは各レンズＬ_１〜Ｌ_５の肉厚または空気間隙、ｎｄは各レンズＬ_１〜Ｌ_５のｄ線における屈折率、νｄは各レンズＬ_１〜Ｌ_５のアッベ数を表している。第１面は、光ファイバ５端面位置である。また、焦点距離は１６．０１ｍｍであり、瞳直径は３ｍｍである。

数値データ
r₁=∞ d₁=10.86
r₂=∞ d₂=0.5 nd₂=1.51825 νd₂=64.14
r₃=∞ d₃=2.9
r₄=9.231 d₄=3 nd₄=1.43985 νd₄=94.93
r₅=-6.1 d₅=0.012 nd₅=1.5675 νd₅=43.79
r₆=-6.1 d₆=0.5 nd₆=1.51825 νd₆=64.14
r₇=-60.898 d₇=1.81
r₈=20.878 d₈=0.5 nd₈=1.68082 νd₈=55.34
r₉=5.534 d₉=0.012 nd₉=1.5675 νd₉=43.79
r₁₀=5.534 d₁₀=1.37 nd₁₀=1.48915 νd₁₀=70.23
r₁₁=-18.561

図７は、瞳投影光学系２０と対物光学系ユニット４の実施例１の構成を示す光軸に沿う断面図である。
瞳投影光学系２０は、両凸レンズＬ_６と、光走査部１９側に凸面を向けた両凸レンズＬ_７と両凹レンズＬ_８との接合負レンズとからなる第１群２０ａと、光走査部１９側に凹面を向けた両凹レンズＬ_９と両凸レンズＬ_１０との接合正レンズと両凸レンズＬ_１１とからなる第２群２０ｂと、平行平板Ｌ_１２とから構成されている。平行平板Ｌ_１２は、対物光学系ユニット４が瞳投影光学系２０から切り離されたときに、瞳投影光学系２０を保護する窓部材として機能するようになっている。

また、対物光学系ユニット４は、瞳投影光学系２０側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ_１３と、瞳投影光学系２０側に平板を向けた平凸レンズＬ_１４と、瞳投影光学系２０側に平板を向けた平凸レンズＬ_１５と、瞳投影光学系２０側に凸面を向けた両凸レンズＬ_１６と両凹レンズＬ_１７との接合負レンズと、両凸レンズＬ_１８と瞳投影光学系側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ_１９との接合正レンズと、瞳投影光学系側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ_２０と両凸レンズＬ_２１との接合正レンズと、瞳投影光学系２０側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ_２２と、両凸レンズＬ_２３と、瞳投影光学系２０側に凹面を向けた平凹レンズＬ_２４とから構成されている。

実施例１の光学系を構成する各レンズＬ_６〜Ｌ_２４の数値データを示す。
数値データ
r₁=∞ d₁=8
_r2=9.111 d₂=1 nd₂=1.43875 νd₂=94.93
r₃=-21.275 d₃=0.11
r₄=3.469 d₄=2 nd₄=1.43875 νd₄=94.93
r₅=-6.881 d₅=1 nd₅=1.51633 νd₅=64.14
r₆=2.339 d₆=2.98
r₇=-5.805 d₇=0.32 nd₇=1.6779 νd₇=55.34
r₈=3.3 d₈=2.5 nd₈=1.497 νd₈=81.54
r₉=-6.115 d₉=0.5
r₁₀=5.191 d₁₀=1.5 nd₁₀=1.497 νd₁₀=81.54
r₁₁=-8.003 d₁₁=0.14
r₁₂=∞ d₁₂=1.5 nd₁₂=1.7725 νd₁₂=49.6
r₁₃=∞ d₁₃=3.45
r₁₄=∞ d₁₄=5.14
r₁₅=-1.353 d₁₅=1 nd₁₅=1.51633 νd₁₅=64.14
r₁₆=-10.001 d₁₆=0.3
r₁₇=∞ d₁₇=1.45 nd₁₇=1.6779 νd₁₇=55.34
r₁₈=-5.135 d₁₈=5.49
r₁₉=∞ d₁₉=1.52 nd₁₉=1.43875 νd₁₉=94.93
r₂₀=-6.422 d₂₀=1.96
r₂₁=6.181 d₂₁=2 nd₂₁=1.6779 νd₂₁=55.34
r₂₂=-40.05 d₂₂=0.5 nd₂₂=1.6134 νd₂₂=44.27
r₂₃=4.296 d₂₃=3.21
r₂₄=6.353 d₂₄=3.2 nd₂₄=1.43875 νd₂₄=94.93
r₂₅=-2.744 d₂₅=0.5 nd₂₅=1.7725 νd₂₅=49.6
r₂₆=-35.645 d₂₆=0.5
r₂₇=7.004 d₂₇=0.56 nd₂₇=1.7725 νd₂₇=49.6
r₂₈=3.902 d₂₈=2.95 nd₂₈=1.43875 νd₂₈=94.93
r₂₉=-3.902 d₂₉=0.11
r₃₀=3.201 d₃₀=1.54 nd₃₀=1.43875 νd₃₀=94.93
r₃₁=7.204 d₃₁=0.26
r₃₂=1.444 d₃₂=1.89 nd₃₂=1.43875 νd₃₂=94.93
r₃₃=-1.739 d₃₃=0.31 nd₃₃=1.51633 νd₃₃=64.14
r₃₄=∞ d₃₄=0.2005 nd₃₄=1.33304 νd₃₄=55.79
r₃₅=∞

図８は、瞳投影光学系２０と対物光学系ユニット４の実施例２の構成を示す光軸に沿う断面図である。
瞳投影光学系２０は、両凸レンズＬ_６と光走査部１９側に凸面を向けた両凸レンズＬ_７と両凹レンズＬ_８との接合負レンズとからなる第１群２０ａと、光走査部１９側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ_９と正メニスカスレンズＬ_１０との接合レンズと両凸レンズＬ_１１とからなる第２群２０ｂと、平行平板Ｌ_１２とから構成されている。平行平板Ｌ_１２は、対物光学系ユニット４が瞳投影光学系２０から切り離されたときに、瞳投影光学系２０を保護する窓部材として機能するようになっている。

また、対物光学系ユニット４は、瞳投影光学系２０側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ_１３と、瞳投影光学系２０側に平面を向けた平凸レンズＬ_１４と、瞳投影光学系２０側に平面を向けた平凸レンズＬ_１５と、瞳投影光学系２０側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ_１６と負メニスカスレンズＬ_１７との接合レンズと、両凸レンズＬ_１８と瞳投影光学系２０側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ_１９との接合正レンズと、瞳投影光学系２０側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ_２０と両凸レンズＬ_２１との接合正レンズと、両凸レンズＬ_２２と、瞳投影光学系２０側に凸面を向けた平凸レンズＬ_２３と平行平板Ｌ_２４との接合レンズとから構成されている。

実施例２の光学系を構成する各光学部材の数値データを示す。
r₁=∞ d₁=12
r₂=11.02 d₂=1 nd₂=1.43875 νd₂=94.93
r₃=-38.4828 d₃=0.1
r₄=3.5857 d₄=2 nd₄=1.43875 νd₄=94.93
r₅=-6.9665 d₅=1.55 nd₅=1.51633 νd₅=64.14
r₆=2.339 d₆=2.98
r₇=18.7454 d₇=0.4 nd₇=1.6779 νd₇=55.34
r₈=2.9519 d₈=2.5 nd₈=1.497 νd₈=81.54
r₉=17.1965 d₉=0.1
r₁₀=4.1138 d₁₀=1.5 nd₁₀=1.497 νd₁₀=81.54
r₁₁=-8.0159 d₁₁=0.29
r₁₂=∞ d₁₂=1 nd₁₂=1.51633 νd₁₂=64.14
r₁₃=∞ d₁₃=3.15
r₁₄=∞ d₁₄=3.19
r₁₅=-0.874 d₁₅=0.55 nd₁₅=1.6134 νd₁₅=44.27
r₁₆=-5.469 d₁₆=0.1
r₁₇=∞ d₁₇=1.1 nd₁₇=1.741 νd₁₇=52.64
r₁₈=-2.744 d₁₈=3.91
r₁₉=∞ d₁₉=1.83 nd₁₉=1.43875 νd₁₉=94.93
r₂₀=-5.434 d₂₀=6.03
r₂₁=2.439 d₂₁=1.09 nd₂₁=1.6779 νd₂₁=55.34
r₂₂=9.44 d₂₂=0.3 nd₂₂=1.6134 νd₂₂=44.27
r₂₃=1.686 d₂₃=0.89
r₂₄=4.995 d₂₄=1.75 nd₂₄=1.43875 νd₂₄=94.93
r₂₅=-1.667 d₂₅=0.3 nd₂₅=1.7725 νd₂₅=49.6
r₂₆=-3.937 d₂₆=2
r₂₇=-77.074 d₂₇=0.31 nd₂₇=1.7725 νd₂₇=49.6
r₂₈=2.32 d₂₈=1.62 nd₂₈=1.43875 νd₂₈=94.93
r₂₉=-2.32 d₂₉=0.13
r₃₀=2.32 d₃₀=1 nd₃₀=1.43875 νd₃₀=94.93
r₃₁=-5.741 d₃₁=0.1
r₃₂=1.108 d₃₂=1.09 nd₃₂=1.43875 νd₃₂=94.93
r₃₃=∞ d₃₃=0.49 nd₃₃=1.51633 νd₃₃=64.14
r₃₄=∞ d₃₄=0.05 nd₃₄=1.33304 νd₃₄=55.79
r₃₅=∞

図９は、瞳投影光学系２０と対物光学系ユニット４の実施例３の構成を示す光軸に沿う断面図である。
瞳投影光学系２０は、両凸レンズＬ_６と光走査部１９側に凸面を向けた両凸レンズＬ_７と両凹レンズＬ_８との接合負レンズとからなる第１群２０ａと、光走査部１９側に凹面を向けた両凹レンズＬ_９と両凸レンズＬ_１０との接合正レンズと両凸レンズＬ_１１とからなる第２群２０ｂと、平行平板Ｌ_１２とから構成されている。平行平板Ｌ_１２は、対物光学系ユニット４が瞳投影光学系２０から切り離されたときに、瞳投影光学系２０を保護する窓部材として機能するようになっている。

また、対物光学系ユニット４は、両凹レンズＬ_１３と平凸レンズＬ_１４との接合レンズと、瞳投影光学系２０側に平面を向けた平凸レンズＬ_１５と、瞳投影光学系２０側に平面を向けた平凸レンズＬ_１６と負メニスカスレンズＬ_１７との接合レンズと、両凸レンズＬ_１８と、瞳投影光学系側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ_１９と両凸レンズＬ_２０の接合正レンズと、瞳投影光学系２０側に凹面を向けた平凹レンズＬ_２１と、両凸レンズＬ_２２と、瞳投影光学系２０側に凸面を向けた平凸レンズＬ_２３とから構成されている。

実施例３の光学系を構成する各光学部材の数値データを示す。
数値データ
r₁=∞ d₁=8
r₂=9.111 d₂=1 nd₂=1.43875 νd₂=94.93
r₃=-21.275 d₃=0.11
r₄=3.469 d₄=2 nd₄=1.43875 νd₄=94.93
r₅=-6.881 d₅=1 nd₅=1.51633 νd₅=64.14
r₆=2.339 d₆=2.98
r₇=-5.805 d₇=0.32 nd₇=1.6779 νd₇=55.34
r₈=3.3 d₈=2.5 nd₈=1.497 νd₈=81.54
r₉₌-6.115 d₉=0.5
r₁₀=5.191 d₁₀=1.5 nd₁₀=1.497 νd₁₀=81.54
r₁₁=-8.003 d₁₁=0.14
r₁₂=∞ d₁₂=1.5 nd₁₂=1.7725 νd₁₂=49.6
r₁₃=∞ d₁₃=3.45
r₁₄=∞ d₁₄=0.95
r₁₅=-1.869 d₁₅=0.5 nd₁₅=1.51633 νd₁₅=64.14
r₁₆=1.425 d₁₆=1 nd₁₆=1.7725 νd₁₆=49.6
r₁₇=∞ d₁₇=0.56
r₁₈=∞ d₁₈=1 nd₁₈=1.7725 νd₁₈=49.6
r₁₉=-3.746 d₁₉=1.03
r₂₀=10.104 d₂₀=0.8 nd₂₀=1.6779 νd₂₀=55.34
r₂₁=-0.804 d₂₁=0.34 nd₂₁=1.7725 νd₂₁=49.6
r₂₂=-5.961 d₂₂=0.2
r₂₃=2.681 d₂₃=0.7 nd₂₃=1.51633 νd₂₃=64.14
r₂₄=-2.406 d₂₄=0.2
r₂₅=-2.406 d₂₅=0.29 nd₂₅=1.6134 νd₂₅=44.27
r₂₆=0.674 d₂₆=0.7 nd₂₆=1.43875 νd₂₆=94.93
r₂₇=-1.218 d₂₇=0.15
r₂₈=-3.637 d₂₈=0.45 nd₂₈=1.6134 νd₂₈=44.27
r₂₉=∞ d₂₉=0.15
r₃₀=1.273 d₃₀=0.6 nd₃₀=1.741 νd₃₀=52.64
r₃₁=-3.469 d₃₁=0.15
r₃₂=0.614 d₃₂=0.55 nd₃₂=1.51633 νd₃₂=64.14
r₃₃=∞ d₃₃=0.1067 nd₃₃=1.33304 νd₃₃=55.79
r₃₄=∞

図１０は、瞳投影光学系２０と対物光学系ユニット４の実施例４の構成を示す光軸に沿う断面図である。
瞳投影光学系２０は、両凸レンズＬ_６と負メニスカスレンズＬ_７との接合正レンズからなる第１群２０ａと、光走査部１９側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ_８と平凸レンズＬ_９との接合正レンズと光走査部１９側に凸面を向けた平凸レンズＬ_１０と平凸レンズＬ_１１と両凹レンズＬ_１２との接合負レンズとからなる第２群２０ｂとから構成されている。

また、対物光学系ユニット４は、光走査部１９側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ_１３と、光走査部１９側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ_１４と、光走査部１９側に凸面を向けた平凸レンズＬ_１５と、両凸レンズＬ_１６と両凹レンズＬ_１７との接合負レンズと、両凸レンズＬ_１８と負メニスカスレンズＬ_１９との接合正レンズと、負メニスカスレンズＬ_２０と両凸レンズＬ_２１との接合正レンズと、光走査部１９側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ_２２と、光走査部１９側に凸面を向けた平凸レンズＬ_２３と、平行平板Ｌ_２４とから構成されている。
本実施例４は光走査部の共役位置をほぼ無限大にした設計例であり、瞳投影光学系と対物光学系との間隔がばらついても倍率が変化しないようになっている。

実施例４の光学系を構成する各光学部材の数値データを示す。
数値データ
r₁=∞ d₁=10
r₂=7.56 d₂=3 nd₂=1.43875 νd₂=94.93
r₃=-6.422 d₃=0.61 nd₃=1.51633 νd₃=64.14
r₄=∞ d₄=3.37
r₅=7.902 d₅=0.6 nd₅=1.741 νd₅=52.64
r₆=4.002 d₆=2 nd₆=1.43875 νd₆=94.93
r₇=∞ d₇=0.75
r₈=8.136 d₈=1.52 nd₈=1.497 νd₈=81.54
r₉=∞ d₉=1.5 nd₉=1.6779 νd₉=55.34
r₁₀=-9.282 d₁₀=0.75 nd₁₀=1.51633 νd₁₀=64.14
r₁₁=8.44 d₁₁=3.52
r₁₂=∞ d₁₂=2.89
r₁₃=-1.5384 d₁₃=1.5298 nd₁₃=1.51633 νd₁₃=64.14
r₁₄=-5.4767 d₁₄=0.1
r₁₅=-16.2798 d₁₅=0.8 nd₁₅=1.7725 νd₁₅=49.6
r₁₆=-3.7151 d₁₆=16.8295
r₁₇=6.2201 d₁₇=1 nd₁₇=1.43875 νd₁₇=94.93
r₁₈=∞ d₁₈=0.8
r₁₉=3.5 d₁₉=1.4 nd₁₉=1.6779 νd₁₉=55.34
r₂₀=-4.3947 d₂₀=0.41 nd₂₀=1.6134 νd₂₀=44.27
r₂₁=2.0869 d₂₁=0.8
r₂₂=9.752 d₂₂=1.51 nd₂₂=1.43875 νd₂₂=94.93
r₂₃=-1.6405 d₂₃=0.4 nd₂₃=1.7725 νd₂₃=49.6
r₂₄=-4.6449 d₂₄=1.5
r₂₅=8.4707 d₂₅=0.4 nd₂₅=1.7725 νd₂₅=49.6
r₂₆=2.32 d₂₆=1.63 nd₂₆=1.43875 νd₂₆=94.93
r₂₇=-2.32 d₂₇=0.362
r₂₈=3.4602 d₂₈=1 nd₂₈=1.7725 νd₂₈=49.6
r₂₉=10.1303 d₂₉=0.1
r₃₀=1.5071 d₃₀=1.09 nd₃₀=1.7725 νd₃₀=49.6
r₃₁=∞ d₃₁=0.48 nd₃₁=1.51633 νd₃₁=64.14
r₃₂=∞ d₃₂=0.05 nd₃₂=1.33304 νd₃₂=55.79
r₃₃=∞

次に、上記各実施例のレーザ走査型顕微鏡１の条件式に用いる数値パラメータを表１に示す。また、各実施例における各波長での波面収差を表２に示す。

次に、図１に示した本発明のレーザ走査型顕微鏡１の変形例について、図１１及び図１２を用いて説明する。
図１１は、第１の変形例に係るレーザ走査型顕微鏡の概略構成図である。
このレーザ走査型顕微鏡４０では、励起光（照明光）と蛍光（検出光）の分離用ダイクロイックミラー４１が光学ユニット４２内ではなく、走査ユニット４３内に設けられている。この場合、レーザ光源部４６からの励起光（照明光）を走査ユニット４３に導くための第１光ファイバ４５ａおよび励起光（検出光）用コリメート光学系４８ａと、蛍光（検出光）を走査ユニット４３から検出光学系７に導くための第２光ファイバ４５ｂおよび蛍光（検出光）用カップリング光学系４８ｂとはそれぞれ別体となる。なお、図中符号４９は、第１光ファイバ４５ａおよび励起光（検出光）用コリメート光学系４８ａを経た励起光（照明光）を分離用ダイクロイックミラー４１に導びくためのミラーである。
励起光（照明光）用の第１光ファイバ４５ａと蛍光（検出光）用の第２光ファイバ４５ｂを別体とすることにより、よりＳＮ比が高い光学系を実現することができる。

図１２は、第２の変形例に係るレーザ走査型顕微鏡の概略構成図である。
このレーザ走査型顕微鏡５０では、コリメート／カップリング共通光学系５８が光学系励起光（照明光）用コリメート光学系および蛍光（検出光）用カップリング光学系の両方の機能を有している。この場合は、前記２つの光学系がコリメート／カップリング共通光学系５８によって１つになるので、ＳＮ比を高くしたまま、走査ユニット５３の小型化が可能となる。
なお、上記第１および第２の変形例において、蛍光（検出光）を検出光学系４２に導く第２光ファイバ４５ｂのコア径を回折限界近傍にすると、共焦点光学系となり、セクショニング効果（焦点面以外の深さの信号をカットできる効果）が得られる。
一方、蛍光（検出光）を検出光学系４２に導く第２光ファイバ４５ｂのコア径を回折限界より大きくすると、分離能が低くなる代わりにＳＮ比を高くすることができる。これにより、厚い標本でも表面から深い位置を観察することが可能になる。

本発明の一実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡の概略構成図である。図１のレーザ走査型顕微鏡の瞳投影光学系と対物光学系の光路を示す模式図である。図２の瞳投影光学系と対物光学系の縦断面図である。図１のレーザ走査型顕微鏡の適用例を示す模式図である。図４と同様の模式図である。本発明の一実施例に係るコリメート光学系の構成を光軸に沿って示す図である。本発明の実施例１に係る瞳投影光学系と対物光学系の構成を光軸に沿って示す図である。本発明の実施例２に係る瞳投影光学系と対物光学系の構成を光軸に沿って示す図である。本発明の実施例３に係る瞳投影光学系と対物光学系の構成を光軸に沿って示す図である。本発明の実施例４に係る瞳投影光学系と対物光学系の構成を光軸に沿って示す図である。本発明の第１の変形例に係るレーザ走査型顕微鏡の概略構成図である。本発明の第２の変形例に係るレーザ走査型顕微鏡の概略構成図である。

符号の説明

Ａ試料
Ｂ中間像位置（試料側焦点位置）
Ｃ共役位置
１レーザ走査型顕微鏡
４対物光学系ユニット（対物光学系）
５光ファイバ
６レーザ光源部
７検出光学系
１８コリメート光学系
１９光走査部
２０瞳投影光学系
２０ａ第１群
２０ｂ第２群

Claims

レーザ光源部と、
該レーザ光源部からの励起光または照明光を伝達する光ファイバと、
該光ファイバからの励起光または照明光を略平行にするコリメート光学系と、
該コリメート光学系からの励起光または照明光を試料上で走査させる光走査部と、
該光走査部からの励起光または照明光を中間像位置に結像する瞳投影光学系と、
該瞳投影光学系において結像された励起光または照明光の中間像を試料上に再結像させる対物光学系と、
前記試料から発せられた蛍光または反射光を検出する検出光学系とを備え、
前記対物光学系が、前記瞳投影光学系に対して、前記中間像位置の近傍において着脱可能であることを特徴とするレーザ走査型顕微鏡。
レーザ光源部と、
該レーザ光源部からの励起光または照明光を伝達する光ファイバと、
該光ファイバからの励起光または照明光略平行にするコリメート光学系と、
該コリメート光学系からの励起光または照明光を試料上で走査させる光走査部と、
該光走査部からの励起光または照明光を中間像位置に結像する瞳投影光学系と、
該瞳投影光学系において結像された励起光または照明光の中間像を試料上に再結像させる対物光学系と、
前記試料から発せられた蛍光または反射光を検出する検出光学系とを備え、
ＮＡｐｌを、前記中間像位置における瞳投影光学系から出射されるレーザ光の開口数、Ｆｐｌを、瞳投影光学系の焦点距離、Ｌｓｆを、光走査部と中間像位置との距離として、以下の条件式（１）を満足することを特徴とするレーザ走査型顕微鏡。
０．０４≦｜ＮＡｐｌ×Ｆｐｌ／Ｌｓｆ｜≦０．１ …（１）
前記対物光学系が、Ｄｏｆを該対物光学系の最も物体側から１０ｍｍ以内にあるレンズの直径の最大値、Ｌｏｂを前記対物光学系の物体側先端部から中間像位置までの距離として、以下の条件式（２）および条件式（３）を満足することを特徴とする請求項２に記載のレーザ走査型顕微鏡。
０．３≦｜ＮＡｐｌ×Ｆｐｌ／Ｄｏｆ｜≦４ …（２）
０．０４≦｜ＮＡｐｌ×Ｆｐｌ／Ｌｏｂ｜≦０．２５ …（３）
前記瞳投影光学系による前記光走査部の共役位置が、前記瞳投影光学系の試料側焦点位置よりも試料側に配置され、
Ｌｐｌを、瞳投影光学系の対物光学系側焦点位置と、前記瞳投影光学系による前記光走査部の共役位置との距離として、以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のレーザ走査型顕微鏡。
｜Ｆｐｌ／Ｌｐｌ｜≦１．３ …（４）
前記瞳投影光学系が、前記光走査部から、
正レンズと負レンズとを接合した接合レンズを少なくとも１つ含み全体として正の屈折力を有する第１群と、
全体として正の屈折力を有する第２群とから構成され、
νｄを、前記第１群のレンズの正レンズのｄ線に対するアッベ数、Ｒｐ１を、前記第１群の接合レンズの接合面の曲率半径、Δｎｄ１を前記第１群の接合レンズの正レンズと負レンズの屈折率の差として、以下の条件式（５）および条件式（６）を満足することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載のレーザ走査型顕微鏡。
νｄ＞８０ …（５）
５＜｜Ｒｐ１／（Ｆｐｌ×Δｎｄ１）｜＜１０ …（６）
前記第２群が、少なくとも２枚のレンズを含む接合レンズを少なくとも１つ含み、
Ｒｐ２を前記第２群の接合レンズの接合面の曲率半径、Δｎｄ２を前記第２群の接合レンズを構成する少なくとも２枚のレンズの屈折率の差として、以下の条件式（７）を満足することを特徴とする請求項５に記載のレーザ走査型顕微鏡。
０．９＜｜Ｒｐ２／（Ｆｐｌ×Δｎｄ２）｜＜２．５ …（７）
前記対物光学系が、前記中間像位置の近傍で着脱可能に設けられている請求項２から請求項５のいずれかに記載のレーザ走査型顕微鏡。
前記対物光学系が、前記瞳投影光学系に対して、前記中間像位置の近傍において回転自在に着脱可能であることを特徴とする請求項２に記載のレーザ走査型顕微鏡。
前記試料から発せられた蛍光または反射光を集光する検出用カップリング光学系と、
該検出用カップリング光学系により集光された蛍光または反射光を伝達する検出用光ファイバとを具備することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載のレーザ走査型顕微鏡。
前記コリメート光学系と前記検出用カップリング光学系とが共通であることを特徴とする請求項９に記載のレーザ走査型顕微鏡。
前記コリメート光学系と前記検出用カップリング光学系とが別個に備えられ、前記検出用光ファイバのコア径が回折限界より大きいことを特徴とする請求項９に記載のレーザ走査型顕微鏡。