JP2007233241A - 走査型レーザ顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】 光学素子の交換を不要とし、操作性や光刺激の位置再現性の向上を図る。
【解決手段】 観察用励起光源２と、刺激光源３と、観察用励起光Ｌ１を標本Ａ上で２次元的に走査する第１の走査手段４と、刺激光Ｌ２の標本Ａ上での２次元的な位置を設定する第２の走査手段５と、走査された観察用励起光Ｌ１と位置調節された刺激光Ｌ２とを同一の光路に入射させる光路合成手段６と、該光路合成手段６を通過した観察用励起光Ｌ１および／または刺激光Ｌ２を標本Ａに照射する一方、標本Ａから発せられた蛍光Ｆを集光する対物レンズ７と、集光された蛍光Ｆを検出する検出手段８とを備え、光路合成手段６が、第１および第２の走査手段４，５と光学的に共役な位置関係に配置されている走査型レーザ顕微鏡１を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、走査型レーザ顕微鏡に関するものである。

従来、観察用レーザ光源と刺激用レーザ光源とを備え、観察用レーザ光および刺激用レーザ光を別個の走査手段により標本上で２次元的に走査する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。）。
この特許文献１に開示されている走査型レーザ顕微鏡は、観察用レーザ光および刺激用レーザ光の光路を合成し、観察用レーザ光と蛍光とを分離するダイクロイックミラーを備えている。ダイクロイックミラーは、その波長依存性により、観察用レーザ光、刺激用レーザ光および蛍光を合波あるいは分離するものであるため、レーザ光源の波長を切り替える際等には、レーザ光の波長に合わせて最適なものに切り替えまたは交換する必要がある。

この特許文献１に記載の走査型レーザ顕微鏡によれば、ダイクロイックミラーの反射角度や折り返し位置の変動による光軸ずれを補正するので、観察方法を切り替えても、標本上の狙った位置に正確に刺激レーザ光を照射できる。
特開２００５−３０８９８５号公報

しかしながら、特許文献１の走査型レーザ顕微鏡は、位置ずれに関する補正情報を記憶する記憶手段と、補正情報に基づいて２つの走査手段の少なくとも一方の走査位置を制御する制御手段とを備えるものである。このため、構成が複雑であり、また、補正情報が記憶されていない全く新しい光学素子あるいは新しい波長のレーザ光源に切り替えられた場合に対応できないという不都合がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、光学素子の交換を不要とし、操作性や光刺激の位置再現性の向上を図ることができる走査型レーザ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、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、観察用励起光を発する観察用励起光源と、刺激光を発する刺激光源と、該観察用励起光源から発せられた観察用励起光を標本上で２次元的に走査する第１の走査手段と、前記刺激光源から発せられた刺激光の標本上での２次元的な位置を設定する第２の走査手段と、前記第１の走査手段により走査された観察用励起光と前記第２の走査手段により位置調節された刺激光とを同一の光路に入射させる光路合成手段と、該光路合成手段を通過した観察用励起光および／または刺激光を標本に照射する一方、標本から発せられた蛍光を集光する対物レンズと、該対物レンズにより集光された蛍光を検出する検出手段とを備え、前記光路合成手段が、前記第１および第２の走査手段と光学的に共役な位置関係に配置されている走査型レーザ顕微鏡を提供する。

本発明によれば、観察用励起光源から発せられた観察用励起光は、第１の走査手段により２次元的に走査され、対物レンズを介して標本に照射され、標本内の蛍光物質を励起して蛍光を発生させる。標本において発生した蛍光は対物レンズにより集光された後、検出手段により検出される。第１の走査手段による観察用励起光の標本上における走査位置と、検出手段により検出された蛍光の強度とを対応づけることにより、標本の蛍光画像を取得することができる。

一方、刺激光源から発せられた刺激光は、第２の走査手段および対物レンズを介して標本に照射され、第２の走査手段により調節された標本上の特定位置を刺激する。観察用励起光および刺激光は同一の対物レンズを介して標本上に照射されるように、光路合成手段の作動により、同一の光路に入射される。

本発明によれば、光路合成手段が、前記第１および第２の走査手段と光学的に共役な位置関係に配置されているので、第１および第２の走査手段により光束が偏向されても、観察用励起光および刺激光の光路合成手段への入射位置を変動させずに済む。すなわち、観察用励起光および刺激光の光路合成手段への入射領域を固定することができる。その結果、観察用励起光および刺激光の光路合成手段への入射領域を分離し、波長依存性のない光学素子を使用することが可能となるため、光源の切り替え等により観察用励起光や刺激光の波長が変動しても光路合成手段を交換することなく使用でき、簡易に操作性や光刺激の位置再現性の向上等を図ることができる。

上記発明においては、前記光路合成手段が、波長依存性のない光学素子からなることが好ましい。
このようにすることで、光源の切り替え等により観察用励起光や刺激光の波長が変動しても光路合成手段を交換することなく使用でき、簡易に操作性や光刺激の位置再現性の向上等を図ることができる。

また、上記発明においては、前記刺激光源と前記光路合成手段との間に、該光路合成手段への刺激光の入射領域を、前記観察用励起光の入射領域と異ならせる入射領域設定手段を備えることとしてもよい。
このようにすることで、入射領域設定手段の作動により、観察用励起光および刺激光の光路合成手段への入射領域を異ならせて、観察用励起光、刺激光および蛍光を無駄なく利用することができる。その結果、高輝度光刺激を実現でき、かつ、標本からの微弱な蛍光を効率よく検出して鮮明な蛍光画像を得ることができる。

また、上記発明においては、前記入射領域設定手段が、光路合成手段への刺激光の入射領域を観察用励起光の入射領域の外側に設定することとしてもよい。
このようにすることで、ガウシアン分布に従う光束の、比較的輝度の高い中心部分を観察用励起光および蛍光の入射領域に設定でき、明るい蛍光画像を取得することが可能となる。また、光刺激を高い開口数の刺激光で行うことができ、より小さな領域を刺激することができる。

また、上記発明においては、前記入射領域設定手段が、光路合成手段への刺激光の入射領域を観察用励起光の入射領域の内側に設定することとしてもよい。
このようにすることで、刺激光の光束を低い開口数で標本に集光させるので、光軸方向に広がりの少ない刺激光を標本に入射させ、標本の深さ方向によって刺激領域が変化せず、深さ方向に関して均一に光刺激することができる。

上記発明においては、前記入射領域設定手段が、アキシコンプリズムであることとしてもよく、前記入射領域設定手段が、回折光学素子であることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記光路合成手段が、リング状の反射領域とその内側に配される透過領域とを備えるミラー部材であることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記光路合成手段が、リング状の透過領域とその内側に配される反射領域とを備えるミラー部材であることとしてもよい。

また、上記発明においては、前記光路合成手段が、電気信号により反射特性を変化させる複数の光学素子をマトリクス状に配列した装置であることとしてもよい。
このようにすることで、電気信号の切替によりマトリクス状に配列された光学素子の反射特性を変化させ、所望の入射領域の観察用励起光または刺激光を対物レンズに向けて反射させることが可能となる。

また、上記発明においては、前記光路合成手段がデジタルマイクロミラーデバイスであることとしてもよい。
マトリクス状に配列された微細なマイクロミラーの角度を変化させて、観察用励起光および刺激光を異なる入射領域において対物レンズに向けて反射させることができる。

また、本発明は、観察用励起光を発する観察用励起光源と、刺激光を発する刺激光源と、該観察用励起光源から発せられた観察用励起光を標本上で２次元的に走査する第１の走査手段と、該刺激光源から発せられた刺激光の標本上での２次元的な位置を設定する第２の走査手段と、前記第１の走査手段により走査された観察用励起光と前記第２の走査手段により位置調節された刺激光とを同一の光路に入射させる光路合成手段と、該光路合成手段を通過した観察用励起光および／または刺激光を標本に照射する一方、標本から発せられた蛍光を集光する対物レンズと、該対物レンズにより集光された蛍光を検出する検出手段とを備え、前記光路合成手段が、波長依存性のない光学素子からなる走査型レーザ顕微鏡を提供する。

本発明によれば、光路合成手段が、波長依存性を有しないので、光源の切り替え等により観察用励起光や刺激光の波長が変動しても光路合成手段を交換することなく使用でき、簡易に操作性や光刺激の位置再現性の向上等を図ることができる。

本発明によれば、光学素子の交換を不要とし、操作性や光刺激の位置再現性の向上を図ることができるという効果を奏する。

以下、本発明の第１の実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡について、図１〜図４を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡１は、図１に示されるように、観察用励起光Ｌ１を発する観察用励起光源２と、刺激光Ｌ２を発する刺激光源３と、観察用励起光Ｌ１を標本Ａ上で２次元的に走査する第１の走査手段４と、刺激光Ｌ２の標本Ａ上での２次元的な位置を設定する第２の走査手段５と、観察用励起光Ｌ１と刺激光Ｌ２とを同一の光路に入射させる光路合成手段６と、該光路合成手段６を通過した観察用励起光Ｌ１および／または刺激光Ｌ２を集光して標本Ａに照射する一方、標本Ａから発せられた蛍光Ｆを集光する対物レンズ７と、該対物レンズ７により集光された蛍光Ｆを検出する検出手段８とを備えている。図中、符号９は結像レンズ、符号１０はミラー、符号１１はダイクロイックミラー、符号１２は集光レンズである。

第１，第２の走査手段４，５は、それぞれ、例えば、ガルバノミラーにより構成されている。
光路合成手段６は、例えば、図２に示されるように、透明なガラス板６ａの表面の特定領域に反射膜６ｂをコーティングしたものである。反射膜６ｂは波長依存性を有しておらず、当該反射膜６ｂがコーティングされている領域に入射された光は、その波長にかかわらず、ほぼ全てが反射されるようになっている。逆に、反射膜６ｂがコーティングされていない領域も、波長依存性を有しておらず、当該領域に入射された光は、その波長にかかわらず、ほぼ全てが透過させられるようになっている。

図２に示す例では、反射膜６ｂは、円環状の領域にコーティングされている。例えば、相互に直交する観察用励起光Ｌ１および刺激光Ｌ２の光軸に対して４５°の角度に光路合成手段６を配置しておき、反射膜６ｂ側から刺激光Ｌ２を入射させると、刺激光Ｌ２は、反射膜６ｂ部分の入射領域では反射されて９０°偏向される一方、それ以外の入射領域ではガラス板６ａを透過させられるようになっている。

また、観察用励起光Ｌ１は、反射膜６ｂとは反対側から光路合成手段６に入射され、反射膜６ｂ以外の入射領域を透過して、前記刺激光Ｌ２と同一の光路に入射されるようになっている。さらに、標本Ａから戻る蛍光Ｆも光路合成手段６の反射膜６ｂ以外の領域を透過して観察用励起光Ｌ１と同一の光路を進行させられるようになっている。

本実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡１においては、第１の走査手段４と光路合成手段６との間に観察側の第１のリレーレンズ１３が配置され、第２の走査手段５と光路合成手段６との間に刺激側の第２のリレーレンズ１４が配置され、光路合成手段６と結像レンズ９との間に第３のリレーレンズ１５が配置されている。
これにより、第１の走査手段４、第２の走査手段５、光路合成手段６および対物レンズ７の瞳位置Ｂは、全て相互に光学的に共役な位置関係に配置されている。

すなわち、図３に示されるように、第１の走査手段４を作動させることにより、観察用励起光Ｌ１の角度が変化させられ、標本Ａ上における観察用励起光Ｌ１の照射位置が２次元的に走査される。この場合に、第１の走査手段４、光路合成手段６および対物レンズ７の瞳位置Ｂは相互に光学的に共役な位置関係に配置されているので、これらの位置においては、第１の走査手段４による観察用励起光Ｌ１の角度変化にかかわらず、常に同一の位置に観察用励起光Ｌ１が入射されるようになっている。

また、図４に示されるように、第２の走査手段５を作動させることにより、刺激光Ｌ２の角度が変化させられ、標本Ａ上における刺激光Ｌ２の照射位置が２次元的に調節される。この場合に、第２の走査手段５、光路合成手段６および対物レンズ７の瞳位置Ｂは相互に光学的に共役な位置関係に配置されているので、これらの位置においては、第２の走査手段５による刺激光Ｌ２の角度変化にかかわらず、常に同一の位置に刺激光Ｌ２が入射されるようになっている。

このように構成された本実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡１により、標本Ａの蛍光観察を行うには、観察用励起光源２の作動により観察用励起光Ｌ１を出射させ、第１の走査手段４により２次元的に走査させる。観察用励起光Ｌ１は、第１のリレーレンズ１３、光路合成手段６、第３のリレーレンズ１５、結像レンズ９の順に進行し、ミラー１０により対物レンズ７に入射させられて、対物レンズ７により標本Ａ上に集光される。

標本Ａにおいては、観察用励起光Ｌ１の照射により蛍光Ｆが発生する。発生した蛍光Ｆは、対物レンズ７により集光され、ミラー１０、結像レンズ９、第３のリレーレンズ１５、光路合成手段６、第１のリレーレンズ１３および第１の走査手段４を介して戻り、ダイクロイックミラー１１によって観察用励起光Ｌ１から分岐されて、集光レンズ１２により集光され、検出手段８により検出される。第１の走査手段４による標本Ａ上の走査位置と検出手段８による検出結果とを対応づけて記録しておくことにより、標本Ａの２次元的な蛍光画像を取得することができる。

また、本実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡１により、標本Ａの光刺激を行うには、刺激光源３の作動により刺激光Ｌ２を出射させ、第２の走査手段５により、標本Ａ上における刺激光Ｌ２の２次元的な照射位置を調節する。刺激光Ｌ２は第２のリレーレンズ１４、光路合成手段６、第３のリレーレンズ１５、結像レンズ９の順に進行し、ミラー１０により対物レンズ７に入射させられて、対物レンズ７により標本Ａ上に集光される。これにより、刺激光Ｌ２が集光された微小領域において標本Ａに光刺激を与えることができる。

本実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡１によれば、光路合成手段６により、観察用励起光Ｌ１および刺激光Ｌ２が同一の光路に入射されるので、同一の標本Ａに対し、観察用励起光Ｌ１および刺激光Ｌ２を同時に、あるいは、時刻を異ならせて照射することができる。また、第１の走査手段４により、観察用励起光Ｌ１の照射範囲を任意に設定し、第２の走査手段５により刺激光Ｌ２の照射位置あるいは照射範囲を任意に設定して、光刺激を行いながら所望の領域の標本Ａの蛍光画像を取得することができる。

この場合において、本実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡１によれば、光路合成手段６が波長依存性を有していないので、観察用励起光源２または刺激光源３を交換等することにより観察用励起光Ｌ１または刺激光Ｌ２の波長を切り替えても、光路合成手段６を交換することなく、全ての波長の観察用励起光Ｌ１および刺激光Ｌ２に対して共通に使用することができる。その結果、光路合成手段６における反射面の変動を防止して、第１，第２の走査手段４，５による観察用励起光Ｌ１および刺激光Ｌ２の位置補正を行う必要がなく、装置の簡略化を図ることができる。

また、観察用励起光Ｌ１および刺激光Ｌ２の波長を変更しても、位置補正を行うことなく、標本Ａ上の所望の位置に精度よく観察用励起光Ｌ１および刺激光Ｌ２を照射することができる。

特に、本実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡１によれば、第２の走査手段５と光路合成手段６とを共役な位置関係に配置したことで、第２の走査手段５の動作状態にかかわらず、光路合成手段６に入射される刺激光Ｌ２の入射範囲が変化しない。したがって、刺激光源３から発せられた刺激光Ｌ２が光路合成手段６の円環状にコーティングされた反射膜６ｂに入射されるように一旦調節しておけば、第２の走査手段５により標本Ａ上における照射位置が変化させられても、刺激光Ｌ２が反射膜６ｂから外れてしまうことがなく、反射膜６ｂの範囲に入射される刺激光Ｌ２を確実に反射して標本Ａに照射させることができる。

また、本実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡１によれば、第１の走査手段４と光路合成手段６とを共役な位置関係に配置したことで、第１の走査手段４の動作状態にかかわらず、光路合成手段６に入射される観察用励起光Ｌ１および標本Ａからの蛍光Ｆの入射範囲が変化しない。したがって、観察用励起光源２から発せられる観察用励起光Ｌ１が光路合成手段６の反射膜６ｂの内側に入射されるように一旦調節しておけば、第１の走査手段４により標本Ａ上における走査位置が変化させられても、観察用励起光Ｌ１が反射膜６ｂの内側から外れてしまうことがなく、反射膜６ｂの内側に入射される観察用励起光Ｌ１を確実に透過させて標本Ａに照射させることができる。

すなわち、観察用励起光Ｌ１の入射範囲を反射膜６ｂの内側のみに限定しておくことにより、観察用励起光源２から出射される全ての観察用励起光Ｌ１を標本Ａに入射させ、かつ、標本Ａから戻る蛍光Ｆの大部分を検出することが可能となる。その結果、明るい蛍光画像を取得することができるという利点がある。

なお、本実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡１においては、円環状の反射膜６ｂをコーティングした光路合成手段６を採用したが、これに代えて、円形の反射膜６ｂをコーティングした光路合成手段６を採用し、該反射膜６ｂの外側に観察用励起光Ｌ１および蛍光Ｆを透過させることにしてもよい。また、反射膜６ｂの形状は、観察用励起光Ｌ１および刺激光Ｌ２の入射範囲に部分的に配置され、観察用励起光Ｌ１および刺激光Ｌ２の一方を反射するものであれば、任意の形状でよい。また、反射膜６ｂにより観察用励起光Ｌ１および蛍光Ｆを反射させることにより、刺激光Ｌ２と同一の光路に入射させることとしてもよい。

また、本実施形態においては、部分的にコーティングされた反射膜６ｂを有する光路合成手段６を例示したが、これに代えて、反射膜６ｂを有しないハーフミラー、あるいは、特定の偏光状態を有する光のみを透過可能な偏光ビームスプリッタを採用してもよい。これらの光学素子も波長依存性を有しないので、波長が変更されても交換する必要がない。

偏光ビームスプリッタを採用する場合、偏光ビームスプリッタに入射する観察用励起光Ｌ１と刺激光Ｌ２の偏光方向を互いに異ならせることとすればよい。また、この場合には、観察用励起光Ｌ１として多光子励起効果を発生可能な超短パルスレーザ光を採用し、偏光ビームスプリッタに戻る手前で蛍光Ｆを分離して検出することが好ましい。このようにすることで、偏光ビームスプリッタによる蛍光の光量ロスを回避することができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡２０について、図５〜図７を参照して説明する。
本実施形態の説明においては、上述した第１の実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡１と構成を共通とする箇所に、同一符号を付して説明を省略する。

本実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡２０は、図５に示されるように、刺激光源３と第２の走査手段５との間に、入射領域設定手段２１を備えている点において、第１の実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡１と相違している。
入射領域設定手段２１は、図６に示されるように、例えば、２個一対の円錐状のプリズム２１ａ，２１ｂを、頂点側どうしを対向させて配置したアキシコンプリズムにより構成されている。

アキシコンプリズムによれば、一方のプリズム２１ａに入射された円柱状の光束形状を有する刺激光Ｌ２が他方のプリズム２１ｂから出射される際には、中空の円筒状の光束形状に整形される。これにより、図７に示されるように、光路合成手段６に設けられた反射膜６ｂ上のみに刺激光Ｌ２を入射させ、その全てを標本Ａに向けて反射することができる。これにより、刺激光Ｌ２を無駄にすることなく、高い光強度の刺激光Ｌ２を標本Ａに照射して光刺激を行うことができる。

また、アキシコンプリズムにより円筒状の光束形状に整形することによって、最外周位置における光強度が高く、その外側においては急激に光強度を低減した光束を構成できる。その結果、刺激光Ｌ２の光束径を対物レンズ７の瞳径とほぼ同等に構成することができ、対物レンズ７から出射される際の刺激光Ｌ２の開口数を最大限に確保して、刺激光Ｌ２のスポット径を小さくすることができる。

なお、本実施形態においては、入射領域設定手段２１として、アキシコンプリズムを採用したが、これに代えて、図８に示されるように、２個一対の回折光学素子２１ａ′，２１ｂ′を用いることにしてもよい。このような入射領域設定手段２１′によれば、同様にして、円柱状の光束形状を円筒状の光束形状に整形することができる。したがって、アキシコンプリズムと同様の効果を奏する。また、回折光学素子２１ａ′，２１ｂ′によれば、整形前後においてガウシアン分布からなる光強度分布が崩れることなく引き継がれるので、刺激光Ｌ２のスポット近傍におけるエアリーディスク発生を防止し、余計な部分を光刺激することを防止できるという利点がある。

また、本実施形態においては、入射領域設定手段２１であるアキシコンプリズムにより、円柱状の光束形状から円筒状の光束形状に整形したが、これに代えて、ビームエキスパンダ（図示略）を使用することにより、光束径を極めて細く構成してもよい。この場合には、図９に示されるように、光路合成手段６における反射膜６ｂは、光路合成手段６のほぼ中央の極めて小さい領域に限定的にコーティングすることが好ましい。

このようにすることで、細径に絞られた刺激光Ｌ２を対物レンズ７により集光して標本Ａに照射するので、標本Ａに照射される際の刺激光Ｌ２の開口数を低減し、光軸方向に大きな広がりを有しない刺激光Ｌ２を標本Ａに照射することができる。したがって、標本Ａの深さ方向に光刺激スポットの大きさが変化しないので、３次元的な観察に応じた光刺激を実現することができる。

次に、本発明の第３の実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡３０について、図１０を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明においては、上述した第１の実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡１と構成を共通とする箇所に、同一符号を付して説明を省略する。

本実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡３０は、図１０に示されるように、光路合成手段３１において相違している。本実施形態において、光路合成手段３１は、個別に揺動可能な複数の微小なマイクロミラー（図示略）をマトリクス状に配列してなるデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）により構成されている。各マイクロミラーは、電気的な信号により、揺動位置の異なる２つの状態に切り替えて設定する（すなわち、反射特性としての反射方向を変化させる）ことができるようになっている。

本実施形態においても、光路合成手段３１を構成するデジタルマイクロミラーデバイスは、第１の走査手段４、第２の走査手段５および対物レンズ７の瞳位置Ｂと光学的に共役な位置関係に配置されている。したがって、第１の走査手段４および第２の走査手段５の動作状態に依存することなく、光路合成手段３１上の同一領域に、観察用励起光Ｌ１および刺激光Ｌ２を入射させ続けることができる。

各マイクロミラーは、第１の状態に設定されているときには、第１のリレーレンズ１３から入射されてくる観察用励起光Ｌ１を第３のリレーレンズ１５の方向に反射する一方、第２のリレーレンズ１４から入射されてくる刺激光Ｌ２は、第３のリレーレンズ１５には入射しない全く異なる方向に反射する。また、各マイクロミラーは第２の状態に設定されているときには、第２のリレーレンズ１４から入射されてくる刺激光Ｌ２を第３のリレーレンズ１５の方向に反射する一方、第１のリレーレンズ１３から入射されてくる観察用励起光Ｌ１は第３のリレーレンズ１５には入射しない全く異なる方向に反射する。

したがって、第１の状態に設定されたマイクロミラーにより反射された観察用励起光Ｌ１および第２の状態に設定されたマイクロミラーにより反射された刺激光Ｌ２を、それぞれ第３のリレーレンズ１５に向かう同一の光路に入射させることができるようになっている。
デジタルマイクロミラーデバイスからなる光路合成手段３１は、複数のマイクロミラーを配列したものであるため、波長依存性を有しておらず、入射された全ての光を反射するようになっている。

このように構成された本実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡３０によれば、波長依存性を有しないデジタルマイクロミラーデバイスからなる光路合成手段３１を採用することにより、観察用励起光源２や刺激光源３の波長を切り替えても、光路合成手段３１を交換することなく、あらゆる波長の光に対応することができる。その結果、交換による反射面の変動等の問題の発生を未然に防止して、精度よく光刺激および蛍光観察を行うことができる。
また、本実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡３０によれば、マイクロミラーの状態に応じて観察用励起光Ｌ１および刺激光Ｌ２の光束形状を任意に調節することができる。したがって、標本Ａに合わせて所望の形態の光刺激を行うことができる。

なお、デジタルマイクロミラーデバイスからなる光路合成手段３１として、電気信号により変化させる反射特性として、各マイクロミラーを反射状態と透過状態とに変化させるようなデバイスを採用してもよい。このようにすることで、所望の領域に入射した刺激光Ｌ２を選択的に反射し、他の領域に入射した観察用励起光Ｌ１を選択的に透過させることができ、上記と同様の効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡を示す全体構成図である。 図１の走査型レーザ顕微鏡の光路合成手段の一例を示す斜視図である。 図１の走査型レーザ顕微鏡の観察用励起光の光路を説明する全体構成図である。 図１の走査型レーザ顕微鏡の刺激光の光路を説明する全体構成図である。 本発明の第２の実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡を示す全体構成図である。 図５の走査型レーザ顕微鏡の入射領域設定部の一例を示す縦断面図である。 図１の走査型レーザ顕微鏡の光路合成手段を示す拡大断面図である。 図６の入射領域設定部の変形例を示す縦断面図である。 図１の光路合成手段の変形例を示す拡大断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡を示す全体構成図である。

符号の説明

Ａ 標本
Ｆ 蛍光
Ｌ１ 観察用励起光
Ｌ２ 刺激光
１，２０，３０ 走査型レーザ顕微鏡
２ 観察用励起光源
３ 刺激光源
４ 第１の走査手段
５ 第２の走査手段
６，３１ 光路合成手段
６ａ ガラス板（透過領域）
６ｂ 反射膜（反射領域）
７ 対物レンズ
８ 検出手段
２１ 入射領域設定手段
２１ａ′，２１ｂ′ 回折光学素子

Claims (12)

1. 観察用励起光を発する観察用励起光源と、
   刺激光を発する刺激光源と、
   該観察用励起光源から発せられた観察用励起光を標本上で２次元的に走査する第１の走査手段と、
   前記刺激光源から発せられた刺激光の標本上での２次元的な位置を設定する第２の走査手段と、
   前記第１の走査手段により走査された観察用励起光と前記第２の走査手段により位置調節された刺激光とを同一の光路に入射させる光路合成手段と、
   該光路合成手段を通過した観察用励起光および／または刺激光を標本に照射する一方、標本から発せられた蛍光を集光する対物レンズと、
   該対物レンズにより集光された蛍光を検出する検出手段とを備え、
   前記光路合成手段が、前記第１および第２の走査手段と光学的に共役な位置関係に配置されている走査型レーザ顕微鏡。
2. 前記光路合成手段が、波長依存性のない光学素子からなる請求項１に記載の走査型レーザ顕微鏡。
3. 前記刺激光源と前記光路合成手段との間に、該光路合成手段への刺激光の入射領域を、前記観察用励起光の入射領域と異ならせる入射領域設定手段を備える請求項２に記載の走査型レーザ顕微鏡。
4. 前記入射領域設定手段が、光路合成手段への刺激光の入射領域を観察用励起光の入射領域の外側に設定する請求項３に記載の走査型レーザ顕微鏡。
5. 前記入射領域設定手段が、光路合成手段への刺激光の入射領域を観察用励起光の入射領域の内側に設定する請求項３に記載の走査型レーザ顕微鏡。
6. 前記入射領域設定手段が、アキシコンプリズムである請求項４に記載の走査型レーザ顕微鏡。
7. 前記入射領域設定手段が、回折光学素子である請求項４に記載の走査型レーザ顕微鏡。
8. 前記光路合成手段が、リング状の反射領域とその内側に配される透過領域とを備えるミラー部材である請求項２から請求項７のいずれかに記載の走査型レーザ顕微鏡。
9. 前記光路合成手段が、リング状の透過領域とその内側に配される反射領域とを備えるミラー部材である請求項２から請求項７のいずれかに記載の走査型レーザ顕微鏡。
10. 前記光路合成手段が、電気信号により反射特性を変化させる複数の光学素子をマトリクス状に配列した装置である請求項２から請求項７のいずれかに記載の走査型レーザ顕微鏡。
11. 前記光路合成手段がデジタルマイクロミラーデバイスである請求項１０に記載の走査型レーザ顕微鏡。
12. 観察用励起光を発する観察用励起光源と、
    刺激光を発する刺激光源と、
    該観察用励起光源から発せられた観察用励起光を標本上で２次元的に走査する第１の走査手段と、
    該刺激光源から発せられた刺激光の標本上での２次元的な位置を設定する第２の走査手段と、
    前記第１の走査手段により走査された観察用励起光と前記第２の走査手段により位置調節された刺激光とを同一の光路に入射させる光路合成手段と、
    該光路合成手段を通過した観察用励起光および／または刺激光を標本に照射する一方、標本から発せられた蛍光を集光する対物レンズと、
    該対物レンズにより集光された蛍光を検出する検出手段とを備え、
    前記光路合成手段が、波長依存性のない光学素子からなる走査型レーザ顕微鏡。

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