JP2013020193A - レーザー照明装置、及び、それを備えたレーザー顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】照明光路毎且つ波長毎にレーザー光の光軸を調整することができるレーザー照明装置及びレーザー顕微鏡の技術を提供することを課題とする。
【解決手段】レーザー走査顕微鏡２は、レーザー照明装置１と、顕微鏡本体５０を備えている。レーザー照明装置１は、互いに異なる波長を有するレーザー光を射出するレーザー１１及びレーザー１２と、レーザー１１からのレーザー光を分割するハーフミラー２１と、レーザー１２からのレーザー光を分割するハーフミラー２２を含んでいる。レーザー照明装置１は、さらに、ハーフミラー２１、ハーフミラー２２で分割されたレーザー光の各々の光路上に、レーザー光の光軸を調整するための光軸調整手段（ミラー２３、ミラー２５、ダイクロイックミラー２４、ダイクロイックミラー２６）を含んでいる。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザー照明装置及びそれを備えたレーザー顕微鏡に関し、特に、光軸調整可能なレーザー照明装置及びそれを備えたレーザー顕微鏡に関する。

刺激光により標本の任意の部位を刺激しながら刺激光とは独立に走査制御される励起光により標本を励起することで、光刺激による標本の反応を蛍光により観察する蛍光観察法が知られている。この観察法に用いられる顕微鏡用のレーザー照明装置は、例えば、特許文献１に開示されている。

特許文献１に開示されるレーザー照明装置は、複数のレーザーからの異なる波長のレーザー光を同軸上に合成するダイクロイックミラーなどの光路合成部と、合成されたレーザー光を励起光路と刺激光路とに向けて分割する分割光学系を含んでいる。このような構成によれば、分割されたレーザー光はそれぞれ複数の波長を含んでいるため、各光路上に配置された音響光学素子（以降、ＡＯＴＦと記す。）によりそれぞれ波長選択及び調光が可能である。従って、レーザーを共有して装置の小型化を図りながら、且つ、励起光及び刺激光のいずれにおいても高い波長選択性を実現することができる。

特開２００７−１２７７４０号公報

ところで、波長選択や調光に用いられるＡＯＴＦには、その色分散に関して個体差があることが知られている。特許文献１に開示されるレーザー照明装置の照明効率は、ＡＯＴＦの固体差が原因で低下してしまうことがある。以下、図１を参照しながら、具体的に説明する。

図１は、従来技術に係るレーザー照明装置の構成を例示した図である。図１に例示されるレーザー照明装置１００は、特許文献１に開示されるレーザー照明装置に光軸調整手段を適用したレーザー照明装置であり、一般的なレーザーコンバイナと同様に、レーザー毎に光軸調整手段を備えている。

図１に例示されるレーザー照明装置１００では、レーザー１０１、レーザー１０２から射出された波長の異なるレーザー光Ｌ１、レーザー光Ｌ２は、ダイクロイックミラー１０４で合成される。その後、ハーフミラー１０５により、合成光中のレーザー光Ｌ１、レーザー光Ｌ２がそれぞれ分割されて、ＡＯＴＦ１０７及びＡＯＴＦ１０８に入射する。なお、ＡＯＴＦ１０７、ＡＯＴＦ１０８から射出されたレーザー光は、それぞれカップリングレンズ１０９、カップリングレンズ１１２により集光されて、シングルモード光ファイバー１１１、シングルモード光ファイバー１１４で整形された後に、コリメータレンズ１１０、コリメータレンズ１１３から射出される。

ＡＯＴＦ１０７、ＡＯＴＦ１０８に入射するレーザー光Ｌ１の入射角度は、光軸調整手段である角度調整可能なミラー１０３により調整することができる。また、ＡＯＴＦ１０７、ＡＯＴＦ１０８に入射するレーザー光Ｌ２の入射角度は、光軸調整手段である角度調整可能なダイクロイックミラー１０４により調整することができる。

しかしながら、いずれもＡＯＴＦ１０７への入射角度とＡＯＴＦ１０８への入射角度とを別々に調整することはできない。つまり、レーザー照明装置１００では、光軸調整手段によりレーザー光のＡＯＴＦ１０７への入射角度とＡＯＴＦ１０８への入射角度は同時且つ同量だけ変化するため、ＡＯＴＦ１０７に入射するレーザー光Ｌ１とレーザー光Ｌ２の間の入射角度差とＡＯＴＦ１０８に入射するレーザー光Ｌ１とレーザー光Ｌ２の間の入射角度差も同時に同量だけ変化する。

従って、レーザー照明装置１００は、ＡＯＴＦ１０７とＡＯＴＦ１０８との間の分散についての固体差を考慮して、波長の異なるレーザー光間の入射角度差を、ＡＯＴＦ毎に個別に調整することができない。このため、レーザー照明装置１００では、ＡＯＴＦ１０７またはＡＯＴＦ１０８が配置された少なくとも一方の光路中でレーザー光の光量ロスが生じてしまい、照明効率が低下してしまう。

以下、具体的に例示する。例えば、図１に例示されるように、光軸調整手段を調整して、ＡＯＴＦ１０７から射出されるレーザー光Ｌ１とレーザー光Ｌ２とをカップリングレンズ１０９の光軸と平行な方向に射出しシングルモード光ファイバー１１１の入射端に集光させる。この場合、ＡＯＴＦ１０７とＡＯＴＦ１０８では、分散について固体差があるため、ＡＯＴＦ１０８から射出されるレーザー光Ｌ１とレーザー光Ｌ２の両方をカップリングレンズ１１２の光軸と平行に射出することはできない。このため、シングルモード光ファイバー１１４に入射する前に、ＡＯＴＦ１０８から射出されたレーザー光Ｌ１とレーザー光Ｌ２の少なくとも一方で光量ロスが生じてしまう。

以上のような実情を踏まえ、本発明では、照明光路毎且つ波長毎にレーザー光の光軸を調整することができるレーザー照明装置及びレーザー顕微鏡の技術を提供することを課題とする。

本発明の第１の態様は、第１の照明光路と第２の照明光路のそれぞれにレーザー光を射出するレーザー照明装置であって、互いに異なる波長を有するレーザー光を射出する第１のレーザー光源及び第２のレーザー光源と、前記第１のレーザー光源からのレーザー光を分割する第１の光路分割手段と、前記第１の光路分割手段により分割されたレーザー光の一方を前記第１の照明光路に導くとともに、前記第１の光路分割手段により分割されたレーザー光の前記一方の光軸を調整する第１の光軸調整手段と、前記第１の光路分割手段により分割されたレーザー光の他方を前記第２の照明光路に導くとともに、前記第１の光路分割手段により分割されたレーザー光の前記他方の光軸を調整する第２の光軸調整手段と、前記第２のレーザー光源からのレーザー光を分割する第２の光路分割手段と、前記第２の光路分割手段により分割されたレーザー光の一方を前記第１の照明光路に導くとともに、前記第２の光路分割手段により分割されたレーザー光の前記一方の光軸を調整する第３の光軸調整手段と、前記第２の光路分割手段により分割されたレーザー光の他方を前記第２の照明光路に導くとともに、前記第２の光路分割手段により分割されたレーザー光の前記他方の光軸を調整する第４の光軸調整手段と、を含むレーザー照明装置を提供する。

本発明の第２の態様は、第１の態様に記載のレーザー照明装置において、前記第１の光軸調整手段または前記第３の光軸調整手段の一方は、前記第１の光路分割手段により分割されたレーザー光の前記一方と前記第２の光路分割手段により分割されたレーザー光の前記一方とを合成する第１の光路合成手段であるレーザー照明装置を提供する。

本発明の第３の態様は、第２の態様に記載のレーザー照明装置において、前記第２の光軸調整手段または前記第４の光軸調整手段の一方は、前記第１の光路分割手段により分割されたレーザー光の前記他方と前記第２の光路分割手段により分割されたレーザー光の前記他方とを合成する第２の光路合成手段であるレーザー照明装置を提供する。

本発明の第４の態様は、第１の態様に記載のレーザー照明装置において、さらに、前記第１の光軸調整手段により光軸が調整されたレーザー光と前記第３の光軸調整手段により光軸が調整されたレーザー光とを合成する第１の光路合成手段を含むレーザー照明装置を提供する。

本発明の第５の態様は、第４の態様に記載のレーザー照明装置において、さらに、前記第２の光軸調整手段により光軸が調整されたレーザー光と前記第４の光軸調整手段により光軸が調整されたレーザー光とを合成する第２の光路合成手段を含むレーザー照明装置を提供する。

本発明の第６の態様は、第１の態様乃至第５の態様のいずれか１つに記載のレーザー照明装置において、前記第１の光路分割手段は、前記第１の光軸調整手段または前記第２の光軸調整手段を兼ねるレーザー照明装置を提供する。

本発明の第７の態様は、第１の態様乃至第６の態様のいずれか１つに記載のレーザー照明装置において、前記第２の光路分割手段は、前記第３の光軸調整手段または前記第４の光軸調整手段を兼ねるレーザー照明装置を提供する。

本発明の第８の態様は、第１の態様乃至第７の態様のいずれか１つに記載のレーザー照明装置において、さらに、前記第１の光路分割手段または前記第２の光路分割手段により分割されたレーザー光を前記レーザー光の光軸と直交する方向に平行に移動させる光線シフト手段を含むレーザー照明装置を提供する。

本発明の第９の態様は、第１の態様乃至第８の態様のいずれか１つに記載のレーザー照明装置において、さらに、前記第１の照明光路上に配置された第１の光学素子と、前記第２の照明光路上に配置された前記第１の光学素子と異なる分散を有する第２の光学素子を含むレーザー照明装置を提供する。

本発明の第１０の態様は、第９の態様に記載のレーザー照明装置において、前記第１の光学素子及び前記第２の光学素子は、音響光学素子であるレーザー照明装置を提供する。

本発明の第１１の態様は、第９の態様に記載のレーザー照明装置において、前記第１の光学素子及び前記第２の光学素子は、レーザー光を光ファイバーの入射端に集光させるカップリングレンズであるレーザー照明装置を提供する。

本発明の第１２の態様は、第９の態様乃至第１１の態様のいずれか１つに記載のレーザー照明装置において、前記第１の光軸調整手段、前記第２の光軸調整手段、前記第３の光軸調整手段、または、前記第４の光軸調整手段の少なくとも一つは、前記第１の光学素子または前記第２の光学素子に入射するレーザー光の入射角度を調整する角度調整手段であるレーザー照明装置を提供する。

本発明の第１３の態様は、第９の態様乃至第１１の態様のいずれか１つに記載のレーザー照明装置において、前記第１の光軸調整手段、前記第２の光軸調整手段、前記第３の光軸調整手段、または、前記第４の光軸調整手段の少なくとも一つは、前記第１の光学素子または前記第２の光学素子に入射するレーザー光を、前記レーザー光の光軸に直交する方向に移動させる光線シフト手段であるレーザー照明装置を提供する。

本発明の第１４の態様は、第１の照明光路と第２の照明光路のそれぞれにレーザー光を射出するレーザー照明装置であって、互いに異なる波長を有するレーザー光を射出する複数のレーザー光源と、前記レーザー光源からのレーザー光を分割する、前記レーザー光源毎に設けられた光路分割手段と、前記光路分割手段により分割されたレーザー光の一方を前記第１の照明光路に導くとともに、前記光路分割手段により分割されたレーザー光の前記一方の光軸を調整する、前記光路分割手段毎に設けられた第１の光軸調整手段と、前記光路分割手段により分割されたレーザー光の他方を前記第２の照明光路に導くとともに、前記光路分割手段により分割されたレーザー光の前記他方の光軸を調整する、前記光路分割手段毎に設けられた第２の光軸調整手段と、を含むレーザー照明装置を提供する。

本発明の第１５の態様は、第１の態様乃至第１４の態様のいずれか１つに記載のレーザー照明装置を含むレーザー顕微鏡を提供する。

本発明によれば、照明光路毎且つ波長毎にレーザー光の光軸を調整することができるレーザー照明装置及びレーザー顕微鏡の技術を提供することができる。

従来技術に係るレーザー照明装置の構成を例示した図である。 実施例１に係るレーザー照明装置を含む顕微鏡の構成を例示した図である。 実施例１に係るレーザー照明装置による光軸調整の効果について説明するための図である。 実施例１に係るレーザー照明装置の光軸調整部の変形例について説明するための図である。 実施例１に係るレーザー照明装置の光軸調整部の他の変形例について説明するための図である。 実施例１に係るレーザー照明装置の光軸調整部のさらに他の変形例について説明するための図である。 実施例２に係るレーザー照明装置を含むレーザー走査顕微鏡の構成を例示した図である。 実施例３に係るレーザー照明装置を含むレーザー走査顕微鏡の構成を例示した図である。 実施例４に係るレーザー照明装置を含むレーザー走査顕微鏡の構成を例示した図である。

図２は、本実施例に係るレーザー照明装置を含むレーザー走査顕微鏡の構成を例示した図である。図２に例示されるレーザー走査顕微鏡２は、２つの照明光路のそれぞれにレーザー光を射出するレーザー照明装置１と、２つの照明光路のそれぞれに走査手段（ガルバノミラー５１、ガルバノミラー５３）を含む顕微鏡本体５０と、を備える。レーザー照明装置１は、光源部１０と、光軸調整部２０と、ＡＯＴＦ部３０と、光ファイバー部４０と、を備えている。なお、レーザー照明装置１から射出されるレーザー光の２つの照明光路は、励起光路と刺激光路として用いられてもよく、または、２つとも励起光路として用いられてもよい。
光源部１０は、互いに異なる波長を有するレーザー光を射出するレーザー１１及びレーザー１２を含んでいる。

光軸調整部２０は、レーザー１１から射出されるレーザー光Ｌ１とレーザー１２から射出されるレーザー光Ｌ１とは波長の異なるレーザー光Ｌ２の両方をＡＯＴＦ３１、ＡＯＴＦ３２に導くとともに、且つ、ＡＯＴＦ３１に入射するレーザー光Ｌ１、レーザー光Ｌ２と、ＡＯＴＦ３２に入射するレーザー光Ｌ１、レーザー光Ｌ２の光軸をそれぞれ調整する役割を担っている。

光軸調整部２０は、レーザー１１から射出されるレーザー光Ｌ１を分割するハーフミラー２１と、レーザー１２から射出されるレーザー光Ｌ２を分割するハーフミラー２２を含んでいる。

ハーフミラー２１を透過したレーザー光Ｌ１の光路上には、光軸調整部２０は、レーザー光Ｌ１をその光軸と直交する方向に平行に移動させるシフタ２０ａと、レーザー光Ｌ１をＡＯＴＦ３２へ導くミラー２３及びダイクロイックミラー２４を含んでいる。なお、ミラー２３は、入射光軸に対して反射面の角度を調整することができるチルトミラーであり、ハーフミラー２１を透過したレーザー光Ｌ１の光軸を調整する光軸調整手段である。ダイクロイックミラー２４は、レーザー光Ｌ１を透過させレーザー光Ｌ２を反射する特性を有し、レーザー光Ｌ１とレーザー光Ｌ２を合成する光路合成手段である。

ハーフミラー２１を反射したレーザー光Ｌ１の光路上には、光軸調整部２０は、ミラー２７と、レーザー光Ｌ１をその光軸と直交する方向に平行に移動させるシフタ２０ｂと、レーザー光Ｌ１をＡＯＴＦ３１へ導くミラー２５及びダイクロイックミラー２６を含んでいる。ミラー２５は、入射光軸に対して反射面の角度を調整することができるチルトミラーであり、ハーフミラー２１を反射したレーザー光Ｌ１の光軸を調整する光軸調整手段である。ダイクロイックミラー２６は、レーザー光Ｌ１を透過させレーザー光Ｌ２を反射する特性を有し、レーザー光Ｌ１とレーザー光Ｌ２を合成する光路合成手段である。

ハーフミラー２２を透過したレーザー光Ｌ２の光路上には、光軸調整部２０は、レーザー光Ｌ２をその光軸と直交する方向に平行に移動させるシフタ２０ｃと、レーザー光Ｌ２を反射してＡＯＴＦ３２へ導くダイクロイックミラー２４を含んでいる。なお、ダイクロイックミラー２４は、入射光軸に対して反射面の角度を調整することができるチルトミラーであり、ハーフミラー２２を透過したレーザー光Ｌ２の光軸を調整する光軸調整手段であるとともに、レーザー光Ｌ１を透過させレーザー光Ｌ２を反射する特性を有し、レーザー光Ｌ１とレーザー光Ｌ２を合成する光路合成手段である。

ハーフミラー２２を反射したレーザー光Ｌ２の光路上には、光軸調整部２０は、ミラー２８と、レーザー光Ｌ２をその光軸と直交する方向に平行に移動させるシフタ２０ｄと、レーザー光Ｌ２をＡＯＴＦ３１へ導くダイクロイックミラー２６を含んでいる。なお、ダイクロイックミラー２６は、入射光軸に対して反射面の角度を調整することができるチルトミラーであり、ハーフミラー２２を反射したレーザー光Ｌ２の光軸を調整する光軸調整手段であるとともに、レーザー光Ｌ１を透過させレーザー光Ｌ２を反射する特性を有し、レーザー光Ｌ１とレーザー光Ｌ２を合成する光路合成手段である。

ここで、光軸調整部２０に含まれるシフタ（シフタ２０ａ、シフタ２０ｂ、シフタ２０ｃ、シフタ２０ｄ）は、例えば、平行平板ガラスであり、レーザー光を平行移動させることでレーザー光の光軸を調整する光軸調整手段である。また、シフタは、平行移動量（シフト量）を調整するために、ミラー２３等を同様に入射光軸に対して角度調整可能に配置されてもよい。また、光軸調整部２０は、光路分割手段であるハーフミラー２１、ハーフミラー２２や、光路合成手段であるダイクロイックミラー２４、ダイクロイックミラー２６の代わりに、偏光特性を利用してレーザー光を分割または合成する偏光ビームスプリッタを用いてもよい。

ＡＯＴＦ部３０は、ダイクロイックミラー２６により合成されたレーザー光の照明光路（第１の照明光路）上に配置されたＡＯＴＦ３１と、ダイクロイックミラー２４により合成されたレーザー光の光路（第２の照明光路）上に配置されたＡＯＴＦ３２とを含んでいる。ＡＯＴＦ３１、ＡＯＴＦ３２は、それぞれ波長選択機能と強度変調機能を有し、入射するレーザー光から任意の波長成分を選択して任意の強度で射出することができる。なお、ＡＯＴＦ３１とＡＯＴＦ３２は、一般に、固体差により異なる分散を有している。

光ファイバー部４０は、ＡＯＴＦ３１から射出されたレーザー光をシングルモード光ファイバー４３の入射端に集光させるカップリングレンズ４１と、レーザー光を整形するシングルモード光ファイバー４３と、シングルモード光ファイバー４３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４２と、ＡＯＴＦ３２から射出されたレーザー光をシングルモード光ファイバー４６の入射端に集光させるカップリングレンズ４４と、レーザー光を整形するシングルモード光ファイバー４６と、シングルモード光ファイバー４６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４５を含んでいる。

顕微鏡本体５０は、光ファイバー部４０から射出される第１の照明光路を通るレーザー光（例えば、励起光）と第２の照明光路を通るレーザー光（例えば、刺激光）を対物レンズ５７を介して標本Ｓに照射し、標本Ｓからの蛍光を検出する。

顕微鏡本体５０は、レーザー照明装置１から射出される一方のレーザー光の光路（第１の照明光路）上に、走査手段であるガルバノミラー５１と、対物レンズ５７の瞳をガルバノミラー５１に投影する瞳リレー光学系５２と、ミラー５５を含んでいる。また、レーザー照明装置１から射出される他方のレーザー光の光路（第２の照明光路）上に、走査手段であるガルバノミラー５３と、対物レンズ５７の瞳をガルバノミラー５３に投影する瞳リレー光学系５４を含んでいる。

両光路の交差する位置には、レーザー照明装置１から射出される第１の照明光路を通過するレーザー光と第２の照明光路を通過するレーザー光を合成するダイクロイックミラー５６が配置されている。また、ガルバノミラー５１と瞳リレー光学系５２の間にも、ダイクロイックミラー５８が配置され、その反射光路には、蛍光を検出する検出系５９が配置されている。標本Ｓから生じた蛍光は、対物レンズ５７、ダイクロイックミラー５６を透過してミラー５５で反射し、瞳リレー光学系５２を介して入射するダイクロイックミラー５８により検出系５９へ導かれる。

上述したように、レーザー照明装置１では、光軸調整部２０は、ハーフミラー２１、ハーフミラー２２のそれぞれの透過光路と反射光路の各々に、光軸を調整する手段を含んでいる。具体的には、ハーフミラー２１の透過光路、反射光路、ハーフミラー２２の透過光路、反射光路上には、それぞれ、レーザー光の光軸の角度を調整する光軸調整手段（ミラー２３、ミラー２５、ダイクロイックミラー２４、ダイクロイックミラー２６）と、レーザー光の光軸の位置を調整する光軸調整手段（シフタ２０ａ、シフタ２０ｂ、シフタ２０ｃ、シフタ２０ｄ）を含んでいる。このため、ＡＯＴＦ３１、ＡＯＴＦ３２に入射するレーザー光Ｌ１、レーザー光Ｌ２の位置と角度をそれぞれ任意に調整することができる。

また、上述したように、顕微鏡本体５０は、レーザー照明装置１からレーザー光が射出される第１の照明光路と第２の照明光路に、それぞれ走査手段（ガルバノミラー５１、ガルバノミラー５３）を備えている。このため、一方の光路を通過するレーザー光（例えば、刺激光）を標本Ｓの任意の部位に照射しながら、他方の光路を通過するレーザー光（例えば、励起光）を標本Ｓの異なる位置に照射することができる。これにより、刺激光により標本Ｓの任意の部位を刺激しながら励起光により標本Ｓを走査して標本Ｓの反応を蛍光により観察することができる。

以上、本実施例に係るレーザー照明装置１またはレーザー照明装置１を含むレーザー走査顕微鏡２によれば、光軸調整部２０を調整することで照明光路毎且つ波長毎にレーザー光の光軸を調整することが可能であり、ＡＯＴＦ３１とＡＯＴＦ３２のそれぞれに入射するレーザー光Ｌ１とレーザー光Ｌ２の入射角度と入射位置を個別に調整することができる。このため、ＡＯＴＦ３１に入射するレーザー光Ｌ１とレーザー光Ｌ２の入射角度差とＡＯＴＦ３２に入射するレーザー光Ｌ１とレーザー光Ｌ２の入射角度差を異ならせて固体差に起因するＡＯＴＦ３１とＡＯＴＦ３２の分散の違いを補償することができる。従って、ＡＯＴＦ３１とＡＯＴＦ３２の両方からレーザー光Ｌ１とレーザー光Ｌ２をカップリングレンズの光軸と平行なレーザー光として射出することが可能となるため、シングルモード光ファイバーの入射端での光量ロスが抑制され、高い照明効率を実現することができる。

また、図３に例示されるガウス強度分布を有するレーザー光を想定すると、光ファイバーの入射端の中心が光束の中心に一致している場合であれば、光束がｄＸだけ変動するとレーザー光の強度はΔ１程度変動するのに対して、光ファイバーの入射端の中心が光束の中心からずれた位置に調整されている場合であれば、光束が同じくｄＸだけ変動するとレーザー光の強度はΔ１に比べて大きなΔ２程度変動することになる。このように、レーザー照明装置１によりレーザー光の光束の中心を光ファイバーの入射端の中心に高精度に合わせることで、種々の要因でレーザー光の光束と光ファイバーの入射端の位置関係が変化した場合でも、照明効率の劣化を最小限に抑えることができる。

また、レーザー１１から射出されるレーザー光Ｌ１とレーザー１２から射出されるレーザー光Ｌ２をそれぞれ第１の照明光路と第２の照明光路の両方に導くことで装置の小型化を図ることができる。また、照明光路の各々にＡＯＴＦ（ＡＯＴＦ３１、ＡＯＴＦ３２）を配置することで、いずれの照明光路に射出されるレーザー光についても高い波長選択性を実現することができる。

なお、本実施例に係るレーザー照明装置１の光軸調整部の構成は、図２に例示される光軸調整部２０の構成に限られない。レーザー照明装置１は、図２に例示される光軸調整部２０の代わりに、図４に例示される光軸調整部２０Ａ、図５に例示される光軸調整部６０、図６に例示される光軸調整部７０を含んでもよい。

図４に例示される光軸調整部２０Ａは、シフタ（シフタ２０ａ、シフタ２０ｂ、シフタ２０ｃ、シフタ２０ｄ）が省略されている点が、図２に例示される光軸調整部２０と異なっている。光軸調整部２０Ａによっても、照明光路毎且つ波長毎にレーザー光の光軸を調整することができる。なお、シフタは必要に応じて設ければ良く、例えば、ＡＯＴＦがレーザーから比較的近い位置に配置されている場合には、通常、シフタを省略しても十分な性能を実現することができる。

図５に例示される光軸調整部６０は、チルトミラーであるミラー２５の代わりに固定されたミラー６５を、チルトミラーであるダイクロイックミラー２６の代わりに固定されたダイクロイックミラー６６を、固定されたミラー２７の代わりにチルトミラーであるミラー６７を、固定されたミラー２８の代わりにチルトミラーであるミラー６８を含む点、及び、シフタが省略されている点が、図２に例示される光軸調整部２０と異なっている。光路毎に光軸調整手段が含まれている限り、光路合成手段は、ダイクロイックミラー２４のように光軸調整手段を兼ねてもよく、また、ダイクロイックミラー６６のように固定されていてもよい。光軸調整部６０によっても、照明光路毎且つ波長毎にレーザー光の光軸を調整することができる。なお、光軸調整部６０は、必要に応じてシフタを含んでもよい。

図６に例示される光軸調整部７０は、固定されたハーフミラー２１の代わりにチルトミラーであるハーフミラー７１を、固定されたハーフミラー２２の代わりにチルトミラーであるハーフミラー７２を、チルトミラーであるミラー２５の代わりに固定されたミラー７５を、チルトミラーであるダイクロイックミラー２６の代わりに固定されたダイクロイックミラー７６を含む点、及び、シフタが省略されている点が、図２に例示される光軸調整部２０と異なっている。光軸調整部７０に例示されるように、光路分割手段であるハーフミラー７１、ハーフミラー７２がハーフミラー７１、ハーフミラー７２を反射するレーザー光の光軸調整手段を兼ねてもよい。光軸調整部７０によっても、照明光路毎且つ波長毎にレーザー光の光軸を調整することができる。なお、光軸調整部７０は、必要に応じてシフタを含んでもよい。

図７は、本実施例に係るレーザー照明装置を含むレーザー走査顕微鏡の構成を例示した図である。図７に例示されるレーザー走査顕微鏡３は、２つの照明光路のそれぞれにレーザー光を射出するレーザー照明装置１と、照明光路の一方に対応して設けられた顕微鏡本体８０と、照明光路の他方に対応して設けられた顕微鏡本体９０と、を備えている。レーザー走査顕微鏡３は、顕微鏡本体５０の代わりに、顕微鏡本体８０及び顕微鏡部９０を含む点が、図２に例示される実施例１に係るレーザー走査顕微鏡２と異なっている。その他の点については、実施例１に係るレーザー走査顕微鏡２と同様である。

顕微鏡本体８０及び顕微鏡本体９０は、同様の構成を有し、それぞれ走査手段であるガルバノミラー（ガルバノミラー８１、ガルバノミラー９１）と、対物レンズ（対物レンズ８４、対物レンズ９４）の瞳をガルバノミラーに投影する瞳リレー光学系（瞳リレー光学系８２、瞳リレー光学系９２）と、ミラー（ミラー８３、ミラー９３）と、対物レンズ（対物レンズ８４、対物レンズ９４）と、レーザー光を透過して蛍光を反射するダイクロイックミラー（ダイクロイックミラー８５、ダイクロイックミラー９５）と、ダイクロイックミラーの反射光路に配置された検出系（検出系８６、検出系９６）と、を含んでいる。

顕微鏡本体８０は、光ファイバー部４０から射出される第１の照明光路を通るレーザー光を、対物レンズ８４を介して標本Ｓ１に照射し、標本Ｓ１からの蛍光を検出する。また、顕微鏡本体９０は、光ファイバー部４０から射出される第２の照明光路を通るレーザー光を、対物レンズ９４を介して標本Ｓ２に照射し、標本Ｓ２からの蛍光を検出する。

本実施例に係るレーザー走査顕微鏡３によれば、レーザー照明装置１を含んでいるため、実施例１に係るレーザー走査顕微鏡２と同様の効果を得ることができる。具体的には、レーザー走査顕微鏡３は、光軸調整部２０を調整することで照明光路毎且つ波長毎にレーザー光の光軸を調整することが可能である。このため、ＡＯＴＦ間の分散についての固体差を補償して、高い照明効率を実現することができる。

また、レーザー走査顕微鏡３は、種々の要因でレーザー光の光束と光ファイバーの入射端の位置関係が変化した場合でも照明効率の劣化を最小限に抑えることができる点、全体として装置の小型化を図ることができる点、いずれの照明光路に射出されるレーザー光についても高い波長選択性を実現することができる点についても、実施例１に係るレーザー走査顕微鏡２と同様である。
さらに、本実施例に係るレーザー走査顕微鏡３によれば、ひとつのレーザー照明装置１で、２つの標本（標本Ｓ１、標本Ｓ２）を同時に観察することができる。

なお、本実施例に係るレーザー走査顕微鏡３でも、実施例１に係るレーザー走査顕微鏡２と同様に、光軸調整部２０の代わりに、図４に例示される光軸調整部２０Ａ、図５に例示される光軸調整部６０、図６に例示される光軸調整部７０を含んでもよい。

図８は、本実施例に係るレーザー照明装置を含むレーザー走査顕微鏡の構成を例示した図である。図８に例示されるレーザー走査顕微鏡５は、２つの照明光路のそれぞれにレーザー光を射出するレーザー照明装置４と、２つの照明光路のそれぞれに走査手段（ガルバノミラー５１、ガルバノミラー５３）を含む顕微鏡本体５０と、を備えている。レーザー走査顕微鏡５は、レーザー照明装置１の代わりに、レーザー照明装置４を含む点が、図２に例示される実施例１に係るレーザー走査顕微鏡２と異なっている。その他の点については、実施例１に係るレーザー走査顕微鏡２と同様である。

本実施例に係るレーザー照明装置４は、光源部１０と、光軸調整部２０と、光ファイバー部４０を含んでおり、ＡＯＴＦ部３０を含まない点を除き、レーザー照明装置１と同様である。なお、レーザー照明装置４から射出されるレーザー光の２つの照明光路は、レーザー照明装置１と同様に、それぞれ励起光路、刺激光路として用いられてもよく、または、２つとも励起光路として用いられてもよい。

本実施例に係るレーザー照明装置４及びレーザー走査顕微鏡５によれば、光軸調整部２０を含んでいるため、実施例１に係るレーザー照明装置１及びレーザー走査顕微鏡２と同様の効果を得ることができる。具体的には、レーザー照明装置４及びレーザー走査顕微鏡５は、光軸調整部２０を調整することで照明光路毎且つ波長毎にレーザー光の光軸を調整することが可能であり、カップリングレンズ４１とカップリングレンズ４４のそれぞれに入射するレーザー光Ｌ１とレーザー光Ｌ２の入射角度と入射位置を個別に調整することができる。このため、カップリングレンズ４１とカップリングレンズ４４の分散に固体差がある場合であっても、カップリングレンズ４１とカップリングレンズ４４の分散の違いを補償することができる。従って、シングルモード光ファイバー４３、シングルモード光ファイバー４６の入射端での光量ロスが抑制され、高い照明効率を実現することができる。

また、レーザー照明装置４及びレーザー走査顕微鏡５は、種々の要因でレーザー光の光束と光ファイバーの入射端の位置関係が変化した場合でも照明効率の劣化を最小限に抑えることができる点、全体として装置の小型化を図ることができる点、いずれの照明光路に射出されるレーザー光についても高い波長選択性を実現することができる点についても、実施例１に係るレーザー照明装置１及びレーザー走査顕微鏡２と同様である。

なお、本実施例に係るレーザー照明装置４及びレーザー走査顕微鏡５でも、実施例１に係るレーザー照明装置１及びレーザー走査顕微鏡２と同様に、光軸調整部２０の代わりに、図４に例示される光軸調整部２０Ａ、図５に例示される光軸調整部６０、図６に例示される光軸調整部７０を含んでもよい。

図９は、本実施例に係るレーザー照明装置を含むレーザー走査顕微鏡の構成を例示した図である。図９に例示されるレーザー走査顕微鏡７は、２つの照明光路のそれぞれにレーザー光を射出するレーザー照明装置６と、２つの照明光路のそれぞれに走査手段（ガルバノミラー５１、ガルバノミラー５３）を含む顕微鏡本体５０と、を備えている。レーザー走査顕微鏡７は、レーザー照明装置１の代わりに、レーザー照明装置６を含む点が、図２に例示される実施例１に係るレーザー走査顕微鏡２と異なっている。その他の点については、実施例１に係るレーザー走査顕微鏡２と同様である。

本実施例に係るレーザー照明装置６は、光源部１０と光軸調整部２０を含んでおり、ＡＯＴＦ部３０及び光ファイバー部４０を含まない点を除き、レーザー照明装置１と同様である。なお、レーザー照明装置６から射出されるレーザー光の２つの照明光路は、レーザー照明装置１と同様に、それぞれ励起光路、刺激光路として用いられてもよく、また、２つとも励起光路として用いられてもよい。

本実施例に係るレーザー照明装置６及びレーザー走査顕微鏡７によれば、光軸調整部２０を含んでいるため、実施例１に係るレーザー照明装置１及びレーザー走査顕微鏡２と同様の効果を得ることができる。具体的には、レーザー照明装置６及びレーザー走査顕微鏡７は、光軸調整部２０を調整することで照明光路毎且つ波長毎にレーザー光の光軸を調整することが可能であり、瞳リレー光学系５２と瞳リレー光学系５４のそれぞれに入射するレーザー光Ｌ１とレーザー光Ｌ２の入射角度と入射位置を個別に調整することができる。このため、瞳リレー光学系５２と瞳リレー光学系５４の分散や色収差に固体差がある場合であっても、瞳リレー光学系５２と瞳リレー光学系５４の分散や色収差の違いを補償することができる。従って、対物レンズ５７などでのケラレが抑制されて高い照明効率を実現することができるとともに、標本Ｓ上での色収差を良好に補正することができる。

また、レーザー照明装置６及びレーザー走査顕微鏡７は、全体として装置の小型化を図ることができる点、いずれの照明光路に射出されるレーザー光についても高い波長選択性を実現することができる点についても、実施例１に係るレーザー照明装置１及びレーザー走査顕微鏡２と同様である。

なお、本実施例に係るレーザー照明装置６及びレーザー走査顕微鏡７でも、実施例１に係るレーザー照明装置１及びレーザー走査顕微鏡２と同様に、光軸調整部２０の代わりに、図４に例示される光軸調整部２０Ａ、図５に例示される光軸調整部６０、図６に例示される光軸調整部７０を含んでもよい。

なお、実施例１から実施例４では、ＡＯＴＦ、カップリングレンズ、またはリレーレンズの分散の固体差に応じて、光軸調整手段を予め調整して使用する例を説明したが、光軸調整手段は、制御装置によって自動的に調整されてもよい。例えば、レーザー走査顕微鏡２であれば、シングルモード光ファイバー４３、シングルモード光ファイバー４６から射出されるレーザー光の光量を監視して、光量の低下が検知された場合に、制御装置が自動的に光軸調整手段を調整してもよい。

１、４、６、１００・・・レーザー照明装置、２、３、５、７・・・レーザー走査顕微鏡、１０・・・光源部、１１、１２、１０１、１０２・・・レーザー、２０、６０、７０・・・光軸調整部、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ・・・シフタ、２１、２２、７１、７２、１０５・・・ハーフミラー、２３、２５、２７、２８、５５、６５、６７、６８、７５、８３、９３、１０３、１０６・・・ミラー、２４、２６、５６、５８、６６、７６、８５、９５、１０４・・・ダイクロイックミラー、３０・・・ＡＯＴＦ部、３１、３２、１０７、１０８・・・ＡＯＴＦ、４０・・・光ファイバー部、４１、４４、１０９、１１２・・・カップリングレンズ、４２、４５、１１０、１１３・・・コリメータレンズ、４３、４６、１１１、１１４・・・シングルモード光ファイバー、５０、８０、９０・・・顕微鏡本体、５１、５３、８１、９１・・・ガルバノミラー、５２、５４、８２、９２・・・瞳リレー光学系、５７、８４、９４・・・対物レンズ、５９、８６、９６・・・検出系、Ｓ、Ｓ１、Ｓ２・・・標本、Ｌ１、Ｌ２・・・レーザー光

Claims (15)

1. 第１の照明光路と第２の照明光路のそれぞれにレーザー光を射出するレーザー照明装置であって、
   互いに異なる波長を有するレーザー光を射出する第１のレーザー光源及び第２のレーザー光源と、
   前記第１のレーザー光源からのレーザー光を分割する第１の光路分割手段と、
   前記第１の光路分割手段により分割されたレーザー光の一方を前記第１の照明光路に導くとともに、前記第１の光路分割手段により分割されたレーザー光の前記一方の光軸を調整する第１の光軸調整手段と、
   前記第１の光路分割手段により分割されたレーザー光の他方を前記第２の照明光路に導くとともに、前記第１の光路分割手段により分割されたレーザー光の前記他方の光軸を調整する第２の光軸調整手段と、
   前記第２のレーザー光源からのレーザー光を分割する第２の光路分割手段と、
   前記第２の光路分割手段により分割されたレーザー光の一方を前記第１の照明光路に導くとともに、前記第２の光路分割手段により分割されたレーザー光の前記一方の光軸を調整する第３の光軸調整手段と、
   前記第２の光路分割手段により分割されたレーザー光の他方を前記第２の照明光路に導くとともに、前記第２の光路分割手段により分割されたレーザー光の前記他方の光軸を調整する第４の光軸調整手段と、を含む
   ことを特徴とするレーザー照明装置。
2. 請求項１に記載のレーザー照明装置において、
   前記第１の光軸調整手段または前記第３の光軸調整手段の一方は、前記第１の光路分割手段により分割されたレーザー光の前記一方と前記第２の光路分割手段により分割されたレーザー光の前記一方とを合成する第１の光路合成手段である
   ことを特徴とするレーザー照明装置。
3. 請求項２に記載のレーザー照明装置において、
   前記第２の光軸調整手段または前記第４の光軸調整手段の一方は、前記第１の光路分割手段により分割されたレーザー光の前記他方と前記第２の光路分割手段により分割されたレーザー光の前記他方とを合成する第２の光路合成手段である
   ことを特徴とするレーザー照明装置。
4. 請求項１に記載のレーザー照明装置において、さらに、
   前記第１の光軸調整手段により光軸が調整されたレーザー光と前記第３の光軸調整手段により光軸が調整されたレーザー光とを合成する第１の光路合成手段を含む
   ことを特徴とするレーザー照明装置。
5. 請求項４に記載のレーザー照明装置において、さらに、
   前記第２の光軸調整手段により光軸が調整されたレーザー光と前記第４の光軸調整手段により光軸が調整されたレーザー光とを合成する第２の光路合成手段を含む
   ことを特徴とするレーザー照明装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のレーザー照明装置において、
   前記第１の光路分割手段は、前記第１の光軸調整手段または前記第２の光軸調整手段を兼ねる
   ことを特徴とするレーザー照明装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のレーザー照明装置において、
   前記第２の光路分割手段は、前記第３の光軸調整手段または前記第４の光軸調整手段を兼ねる
   ことを特徴とするレーザー照明装置。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のレーザー照明装置において、さらに、
   前記第１の光路分割手段または前記第２の光路分割手段により分割されたレーザー光を前記レーザー光の光軸と直交する方向に平行に移動させる光線シフト手段を含む
   ことを特徴とするレーザー照明装置。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のレーザー照明装置において、さらに、
   前記第１の照明光路上に配置された第１の光学素子と、
   前記第２の照明光路上に配置された前記第１の光学素子と異なる分散を有する第２の光学素子を含む
   ことを特徴とするレーザー照明装置。
10. 請求項９に記載のレーザー照明装置において、
    前記第１の光学素子及び前記第２の光学素子は、音響光学素子であることを特徴とするレーザー照明装置。
11. 請求項９に記載のレーザー照明装置において、
    前記第１の光学素子及び前記第２の光学素子は、レーザー光を光ファイバーの入射端に集光させるカップリングレンズである
    ことを特徴とするレーザー照明装置。
12. 請求項９乃至請求項１１のいずれか１項に記載のレーザー照明装置において、
    前記第１の光軸調整手段、前記第２の光軸調整手段、前記第３の光軸調整手段、または、前記第４の光軸調整手段の少なくとも一つは、前記第１の光学素子または前記第２の光学素子に入射するレーザー光の入射角度を調整する角度調整手段である
    ことを特徴とするレーザー照明装置。
13. 請求項９乃至請求項１１のいずれか１項に記載のレーザー照明装置において、
    前記第１の光軸調整手段、前記第２の光軸調整手段、前記第３の光軸調整手段、または、前記第４の光軸調整手段の少なくとも一つは、前記第１の光学素子または前記第２の光学素子に入射するレーザー光を、前記レーザー光の光軸に直交する方向に移動させる光線シフト手段である
    ことを特徴とするレーザー照明装置。
14. 第１の照明光路と第２の照明光路のそれぞれにレーザー光を射出するレーザー照明装置であって、
    互いに異なる波長を有するレーザー光を射出する複数のレーザー光源と、
    前記レーザー光源からのレーザー光を分割する、前記レーザー光源毎に設けられた光路分割手段と、
    前記光路分割手段により分割されたレーザー光の一方を前記第１の照明光路に導くとともに、前記光路分割手段により分割されたレーザー光の前記一方の光軸を調整する、前記光路分割手段毎に設けられた第１の光軸調整手段と、
    前記光路分割手段により分割されたレーザー光の他方を前記第２の照明光路に導くとともに、前記光路分割手段により分割されたレーザー光の前記他方の光軸を調整する、前記光路分割手段毎に設けられた第２の光軸調整手段と、を含む
    ことを特徴とするレーザー照明装置。
15. 請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載のレーザー照明装置を含む
    ことを特徴とするレーザー顕微鏡。

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