JP2015102629A - 検出ユニットおよびレーザ共焦点顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】戻り光の光量損失を抑えつつ容易かつ低コストで、検出部の検出チャンネル数を増加したり検出部を交換したりする。【解決手段】所定の光形式の光を入射させる検出用入射ポート７５Ａと、検出用入射ポート７５Ａから入射された光の少なくとも一部を検出する検出器５７Ａと、検出用入射ポート７５Ａに入射した光の少なくとも他の一部を同一の光形式で出射可能な検出用出射ポート６５Ａとを備える検出ユニット５Ａを提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、検出ユニットおよびレーザ共焦点顕微鏡に関するものである。

従来、標本からの光を検出する検出部が複数接続されたレーザ共焦点顕微鏡が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のレーザ共焦点顕微鏡は、スキャナとピンホールとを備えるスキャナユニットに接続した検出ユニット内に増設ポートを設けて検出部を着脱可能にしたり、検出部を備える複数の検出ユニットを光ファイバによりスキャナユニットに対して着脱可能に接続したりすることで、複数の検出部を交換することができるようになっている。

特開２００２−２２１６６３号公報

しかしながら、特許文献１に記載のレーザ走査型共焦点顕微鏡のように、内部増設ポートにより検出部を接続するのでは、予め設けた内部増設ポートの数しか検出部を増設できないため検出チャンネルを増加可能な数に限りがあり、また、検出部を配置する自由度も少ないという不都合がある。また、光ファイバにより複数の検出部を接続するのでは、光ファイバの伝達ロスによって光量損失が発生するという不都合がある。

本発明は、光量損失を抑えつつ容易かつ低コストで、検出部の検出チャンネルの数を増加したり検出部を交換したりすることができる検出ユニットおよびレーザ共焦点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、所定の光形式の光を入射させる検出用入射ポートと、該検出用入射ポートから入射された光の少なくとも一部を検出する検出部と、前記検出用入射ポートに入射した光の少なくとも他の一部を同一の光形式で出射可能な検出用出射ポートとを備える検出ユニットを提供する。

本発明によれば、検出用入射ポートから入射された光の少なくとも一部が検出部により検出される一方、検出用入射ポートから入射された光の少なくとも他の一部が検出用出射ポートから出射される。したがって、一の検出ユニットの検出用出射ポートに他の検出ユニットの検出用入射ポートを一致させて隣接配置することで、一の検出ユニットの検出用出射ポートから出射された光を他の検出ユニットの検出用入射ポートから入射させて、入射した光の少なくとも一部を検出部により検出することができる。
その結果、隣接させる検出ユニットの増設や交換によって、検出チャンネル数の増加や検出部の位置すなわち配置順序の変更を容易かつ低コストで行うことができる。

上記発明においては、前記検出用入射ポートから入射した光の光路を分離し、分離した一方の光路の光を前記検出部に入射させ、他方の光路の光を前記検出用出射ポートに入射させる分離部を備えることとしてもよい。

このように構成することで、分離部により光路が分離された光は、一部が検出部により検出されて残りが検出用出射ポートから外部に出射される。したがって、検出ユニットごとに分離部による光路の分離を調整することで、簡易な構成で所望の光を検出することができる。

上記発明においては、前記検出用入射ポートに入射させる光が平行光からなる前記光形式を有することとしてもよい。
このように構成することで、走査ユニットと検出ユニットとの間および検出ユニット間での光の伝達ロスを極力低減し、光量損失を抑制することができる。

上記発明においては、前記検出用入射ポートに入射された光を前記所定の光形式を変えずにリレーするリレー光学系を備えることとしてもよい。
このように構成することで、リレー光学系により、平行光が持つ微少な拡がり角による光束径の増大をも抑制して、隣接配置した他の検出ユニットに入射させることができる。したがって、検出部による検出効率を維持しつつ検出部の数を増加することができる。

本発明は、光源から発せられた照明光を反射して標本上で走査させ、該標本からの戻り光を照明光の反射位置と同位置で反射して照明光の光路に沿って戻す走査光学系と、該走査光学系を収容し、この走査光学系により照明光の光路に沿って戻された戻り光を所定の光形式で外部に出射する走査用出射ポートを有する走査用筐体とを備える走査ユニットと、前記検出部を収容し、前記検出用入射ポートおよび前記検出用出射ポートを有する検出用筐体を備える複数の上記いずれかの検出ユニットとを備え、前記走査用筐体および各前記検出用筐体が、互いに装着状態において前記走査用出射ポートから出射させる戻り光と前記検出用入射ポートから入射させる戻り光の光軸を一致させるように着脱可能に形成されているとともに、これらの検出用筐体どうしが、互いに装着状態において前記検出用出射ポートから出射させる戻り光と前記検出用入射ポートから入射させる戻り光の光軸を一致させるように着脱可能に形成されているレーザ共焦点顕微鏡を提供する。

本発明によれば、走査ユニットの走査用筐体に対していずれかの検出ユニットの検出用筐体が戻り光を所定の光形式を変えずに出入可能に装着されるとともに、検出ユニットどうしの検出用筐体が戻り光を所定の光形式を変えずに順に出入可能に装着される。そして、光源から発せられた照明光が走査ユニットの走査光学系によって標本上で走査されて、標本からの戻り光がその走査光学系を介して走査用出射ポートから出射され、検出ユニットごとに順に戻り光が検出用入射ポートから入射されてその少なくとも一部が各検出部により検出される一方、少なくとも他の一部が検出用出射ポートから出射される。

この場合において、互いに装着された走査ユニットと検出ユニットの走査用出射ポートから出射させる戻り光と検出用入射ポートから入射させる戻り光の光軸が一致するとともに、互いに装着された検出ユニットどうしの検出用出射ポートから出射させる戻り光と検出用入射ポートから入射させる戻り光の光軸が一致するので、検出光学系の有効光束径を守りつつ複数の検出ユニットを順に隣接配置していくことができる。したがって、戻り光がけられることなく検出チャンネルの数を自由に増加したり、各検出部の位置、すなわち配置順序を自由に変更したりすることができる。また、走査ユニットと検出ユニットまたは検出ユニットどうしを直接接続することにより、ファイバ接続のような光量伝達ロスも生じない。
したがって、戻り光の光量損失を抑えつつ容易かつ低コストで、検出部の検出チャンネルの数の増加や検出部の交換を行うことができる。

上記発明においては、前記走査ユニットが、前記標本に対して共役な位置に配置されたピンホールを備え、該ピンホールにより、前記走査用出射ポートから出射される戻り光の光束を制限することとしてもよい。

このように構成することで、ピンホールにより、標本における照明光の焦点位置において発生した戻り光のみを通過させて走査用出射ポートから出射し、検出ユニットによりその少なくとも一部を検出することができる。これにより、標本における照明光の焦点位置を高精度に観察することができる。

上記発明においては、前記検出用筐体が、前記走査用筐体に装着された状態で、前記走査用出射ポートから出射される戻り光の光軸上に前記検出用入射ポートおよび前記検出用出射ポートが配置され、かつ、他の前記検出用筐体に装着された状態で、該他の検出用筐体の前記検出用出射ポートから出射される戻り光の光軸上に前記検出用入射ポートおよび前記検出用出射ポートが配置されるように形成されていることとしてもよい。

このように構成することで、走査ユニットといずれかの検出ユニットおよび複数の検出ユニットどうしの接続を容易にすることができる。

本発明によれば、光量損失を抑えつつ容易かつ低コストで、検出部の検出チャンネルの数を増加したり検出部を交換したりすることができるという効果を奏する。

本発明の第１実施形態に係る検出ユニットおよびレーザ共焦点顕微鏡を示す縦断面図である。 図１の走査ユニット、第１検出ユニットおよび第２検出ユニットを積み重ねて装着した状態を示す斜視図である。 図１の走査ユニットと第１検出ユニットとを離間した状態を示す図である。 図１の走査用筐体の上面を高さ方向に上方から見た図である。 図１の検出用筐体の上面を高さ方向に上方から見た図である。 図１の検出用筐体の底面を高さ方向に下方から見た図である。 図２の走査ユニット、第１検出ユニットおよび第２検出ユニットの縦断面図である。 図１の検出ユニットの分離部における信号光の光軸のずれを示す図である。 図８の検出ユニットに光軸補正部を設けた様子を示す図である。 図９の光軸補正部の厚さおよび傾きを変更した変形例を示す図である。 本発明の第１実施形態の第１変形例に係る第１検出ユニットおよび第２検出ユニットを示す縦断面図である。 図１１の第１検出ユニットおよび第２検出ユニットの別の例を示す図である。 図１１の第１検出ユニットおよび第２検出ユニットのさらに別の例を示す図である。 本発明の第１実施形態の第２変形例に係る走査ユニット、第１検出ユニットおよび第２検出ユニットを示す縦断面図である。 本発明の第２実施形態に係る検出ユニットおよびレーザ共焦点顕微鏡を示す縦断面図である。

〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係る検出ユニットおよびレーザ共焦点顕微鏡について図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るレーザ共焦点顕微鏡１００は、図１および図２に示すように、光源（図示略）から発せられた照明光を標本Ｓに照射する顕微鏡本体１と、顕微鏡本体１により標本Ｓに照射される照明光を走査する走査ユニット３と、照明光が照射されることにより標本Ｓにおいて発生する蛍光等の信号光（戻り光）を検出する第１検出ユニット５Ａおよび第２検出ユニット５Ｂとを備えている。

顕微鏡本体１は、標本Ｓを載置するステージ１１と、走査ユニット３により走査された照明光を反射する反射ミラー１３と、反射ミラー１３により反射された照明光を標本Ｓに照射する一方、標本Ｓからの信号光を集光して照明光の光路に沿って戻す対物レンズ１５とを備えている。

走査ユニット３は、図３に示すように、第１検出ユニット５Ａに対して着脱可能に形成されている。また、走査ユニット３は、図１および図３に示すように、走査光学系２１と、ピンホール光学系（以下、ＰＨ光学系という。）３１と、これらを収容する略直方体形状の走査用筐体４１とを備えている。

走査光学系２１は、光源からの照明光を反射するダイクロイックミラー２３と、ダイクロイックミラー２３により反射された照明光を偏向するスキャナ２５と、スキャナ２５により偏向された照明光を集光する瞳投影レンズ２７と、瞳投影レンズ２７により集光された照明光を平行光に変換して顕微鏡本体１に入射させる結像レンズ２９とを備えている。

スキャナ２５は、例えば、２軸ガルバノミラーであり、相互に直交する軸線回りに揺動可能な一対のガルバノミラー（図示略）により構成されている。このスキャナ２５は、一対のガルバノミラーにより、ダイクロイックミラー２３からの照明光を反射して標本Ｓ上で２次元的（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）に走査させ（スキャン）、標本Ｓから対物レンズ１５を介して戻る信号光を照明光の反射位置と同位置で反射してダイクロイックミラー２３に戻す（ディスキャン）ようになっている。

ダイクロイックミラー２３は、照明光をスキャナ２５に向けて反射する一方で、スキャナ２５を介して戻る信号光を透過させてＰＨ光学系３１に入射させるようになっている。

ＰＨ光学系３１は、ダイクロイックミラー２３を透過した信号光を集光する共焦点レンズ３３と、共焦点レンズ３３により集光された信号光の通過を制限するピンホール（ＰＨ）３５と、ピンホール３５を通過した信号光を平行光に変換するコリメートレンズ３７と、平行光に変換された信号光を外部に向けて反射する反射ミラー３９とを備えている。

ピンホール３５は、標本Ｓと共役な位置に配置されており、共焦点レンズ３３により集光された信号光の内、標本Ｓにおける対物レンズ１５の焦点位置において発生した信号光のみを通過させることができるようになっている。

走査用筐体４１には、これら走査光学系２１およびＰＨ光学系３１の各光学系がその短手方向に沿って間隔を空けて配されている。この走査用筐体４１は、図３および図４に示すように、底面に平行に配された略平坦な上面４３を有している。上面４３には、厚さ方向に貫通し、反射ミラー３９により反射された信号光を所定の光形式で外部に出射させる走査用出射ポート４５が形成されている。

また、上面４３には、底面側とは反対側に向かって突出する２つの位置決めピン４７，４８と、固定ビス９（図２参照）を締結可能な４つのタップ４９とが設けられている。２つの位置決めピン４７，４８は、走査用筐体４１の長手方向の両端部付近にそれぞれ配されている。４つのタップ４９は、走査用筐体４１の長手方向の両端部付近に２つずつ設けられ、それぞれ短手方向に間隔を空けて配されている。

図４において、符号ａは走査用筐体４１の長手方向における走査用出射ポート４５と一方の位置決めピン４７との間の距離を示し、符号ｂは同じく走査用筐体４１の長手方向における位置決めピン４７，４８どうしおよびタップ４９どうしの距離を示し、符号ｃは走査用筐体４１の短手方向における走査用出射ポート４５と一方のタップ４９との間の距離を示し、符号ｄは同じく走査用筐体４１の短手方向におけるタップ４９どうしの距離を示している。

第１検出ユニット５Ａおよび第２検出ユニット５Ｂは、互いに同一の構成を有しており、相互に着脱可能に形成されている。すなわち、これら検出ユニット５Ａ，５Ｂは、図１および図３に示すように、信号光の光路を分離可能な分離部５１Ａ，５１Ｂと、分離部５１Ａ，５１Ｂにより分離された一方の光路の信号光を検出する検出光学系５３Ａ，５３Ｂと、これらを収容する略直方体形状の検出用筐体６１Ａ，６１Ｂとを備えている。図３は、第１検出ユニット５Ａを例示している。

分離部５１Ａ，５１Ｂは、例えば、ダイクロイックミラー、反射ミラーまたは素ガラス等であり、信号光の少なくとも一部を検出光学系５３に向けて反射し、信号光の残りを透過させるようになっている。本実施形態においては、分離部５１として平行平面板からなるダイクロイックミラーを採用し、信号光の光軸に対して４５°傾けて配置することとする。分離部５１としては、図示しないターレットにより、他のダイクロイックミラー、反射ミラーまたは素ガラス等を選択的に光路に挿入することが可能であり、分離する信号光の波長を適宜変更することができるようになっている。

検出光学系５３Ａ，５３Ｂは、分離部５１Ａ，５１Ｂにより反射された信号光に含まれる励起波長帯域の光を遮断して所定の波長の蛍光のみを透過させるバリアフィルタ５５Ａ，５５Ｂと、バリアフィルタ５５Ａ，５５Ｂを透過した蛍光を検出する検出器（検出部）５７Ａ，５７Ｂとを備えている。
検出器５７Ａ，５７Ｂは、例えば、光電子増倍管であり、検出した蛍光の強度に応じた電気信号を出力するようになっている。これら検出器５７Ａ，５７Ｂは、例えば、検出する波長域や検出感度が互いに異なっている。

検出用筐体６１Ａ，６１Ｂには、分離部５１Ａ，５１Ｂおよび検出光学系５３Ａ，５３Ｂの各光学系がその短手方向に沿って間隔を空けて配されている。検出用筐体６１Ａ，６１Ｂは、図５および図６に示すように、互いに平行に配された略平坦な上面６３Ａ，６３Ｂおよび底面７３Ａ，７３Ｂを有している。

上面６３Ａ，６３Ｂには、分離部５１Ａ，５１Ｂを透過した信号光を同一の光形式で出射可能な検出用出射ポート６５Ａ，６５Ｂが形成されている。また、上面６３Ａ，６３Ｂには、底面７３Ａ，７３Ｂ側とは反対側に向かって突出する２つの位置決めピン６７Ａ，６７Ｂおよび６８Ａ，６８Ｂと、固定ビス９を締結可能な４つのタップ６９Ａ，６９Ｂとが設けられている。

２つの位置決めピン６７Ａ，６７Ｂおよび６８Ａ，６８Ｂは、図５に示すように、検出用筐体６１Ａ，６１Ｂの長手方向の両端部付近にそれぞれ配されている。４つのタップ６９Ａ，６９Ｂは、検出用筐体６１Ａ，６１Ｂの四隅にそれぞれ配されている。これら２つの位置決めピン６７Ａ，６７Ｂおよび６８Ａ，６８Ｂは、検出用出射ポート６５Ａ，６５Ｂを基準にして、走査用出射ポート４５を基準にした走査用筐体４１の２つの位置決めピン４７，４８と同じ位置関係および距離寸法を有している。また、４つのタップ６９Ａ，６９Ｂは、検出用出射ポート６５Ａ，６５Ｂを基準にして、走査用出射ポート４５を基準にした走査用筐体４１の４つのタップ４９と同じ位置関係および距離寸法を有している。

また、検出用筐体６１Ａ，６１Ｂの底面７３Ａ，７３Ｂには、図６に示すように、外部からの信号光をその光形式を変えずに入射可能な検出用入射ポート７５Ａ，７５Ｂが形成されている。この検出用入射ポート７５Ａ，７５Ｂは、入射させる信号光の光軸が検出用出射ポート６５Ａ，６５Ｂから出射させる信号光の光軸と同軸となるように配されている。

また、底面７３Ａ，７３Ｂには、走査用筐体４１の位置決めピン４７，４８および検出用筐体６１Ａ，６１Ｂの位置決めピン６７Ａ，６７Ｂおよび６８Ａ，６８Ｂを挿入可能な嵌合孔７７Ａ，７７Ｂおよび長孔７８Ａ，７８Ｂと、固定ビス９が貫通可能な４つのビス通し孔７９Ａ，７９Ｂとが設けられている。

嵌合孔７７Ａ，７７Ｂおよび長孔７８Ａ，７８Ｂは、検出用筐体６１Ａ，６１Ｂの長手方向の両端部付近にそれぞれ配されている。４つのビス通し孔７９Ａ，７９Ｂは、検出用筐体６１Ａ，６１Ｂの四隅にそれぞれ配されている。図６において、符号ａは検出用筐体６１Ａ，６１Ｂの長手方向における検出用入射ポート７５Ａ，７５Ｂと嵌合孔７７Ａ，７７Ｂとの間の距離を示し、符号ｂは同じく検出用筐体６１の長手方向における嵌合孔７７Ａ，７７Ｂと長孔７８Ａ，７８Ｂとの間およびビス通し孔７９Ａ，７９Ｂどうしの距離を示し、符号ｃは検出用筐体６１Ａ，６１Ｂの短手方向における検出用入射ポート７５Ａ，７５Ｂと一方のビス通し孔７９Ａ，７９Ｂとの間の距離を示し、符号ｃは同じく検出用筐体６１Ａ，６１Ｂの短手方向におけるビス通し孔７９Ａ，７９Ｂどうしの距離を示している。

すなわち、これら嵌合孔７７Ａ，７７Ｂ、長孔７８Ａ，７８Ｂは、それぞれ走査用筐体４１の２つの位置決めピン４７，４８および他の検出用筐体６１Ａ，６１Ｂの位置決めピン６７，６８に対応する位置関係および距離寸法を有している。また、４つのビス通し孔７９Ａ，７９Ｂは、それぞれ走査用筐体４１の４つのタップ４９および他の検出用筐体６１Ａ，６１Ｂの４つのタップ６９Ａ，６９Ｂに対応する位置関係および距離寸法を有している。

したがって、走査ユニット３の２つの位置決めピン４７，４８を第１検出ユニット５Ａの嵌合孔７７Ａおよび長孔７８Ａにそれぞれ挿入して位置決めするとともに、走査ユニット３の４つのタップ４９と第１検出ユニット５Ａの４つのビス通し孔７９Ａとをそれぞれ一致させて走査用筐体４１と検出用筐体６１Ａとを隣接配置すると、走査ユニット３の走査用出射ポート４５と第１検出ユニット５Ａの検出用入射ポート７５Ａとを一致させることができるようになっている。

そして、第１検出ユニット５Ａのビス通し孔７９Ａに固定ビス９を貫通させて走査ユニット３のタップ４９により締結させることで、図７に示すように、走査ユニット３の走査用出射ポート４５から出射させる信号光と第１検出ユニット５Ａの検出用入射ポート７５Ａから入射させる信号光の光軸とを一致させて走査用筐体４１と検出用筐体６１Ａとを固定することができるようになっている。

また、第１検出ユニット５Ａの２つの位置決めピン６７Ａ，６８Ａを第２検出ユニット５Ｂの嵌合孔７７Ｂおよび長孔７８Ｂにそれぞれ挿入して位置決めするとともに、第１検出ユニット５Ａの４つのタップ６９Ａと第２検出ユニット５Ｂの４つのビス通し孔７９Ｂとをそれぞれ一致させて検出用筐体６１Ａ，６１Ｂどうしを隣接配置すると、第１検出ユニット５Ａの検出用出射ポート６５Ａと第２検出ユニット５Ｂの検出用入射ポート７５Ｂとを一致させることができるようになっている。

そして、第２検出ユニット５Ｂのビス通し孔７９Ｂに固定ビス９を貫通させて第１検出ユニット５Ａのタップ６９Ａにより締結させることで、図７に示すように、第１検出ユニット５Ａの検出用出射ポート６５Ａから出射させる信号光と第２検出ユニット５Ｂの検出用入射ポート７５Ｂから入射させる信号光の光軸とを一致させて検出用筐体６１Ａ，６１Ｂどうしを固定することができるようになっている。

このように構成された検出ユニット５Ａ，５Ｂおよびレーザ共焦点顕微鏡１００の作用について図１を用いて説明する。
本実施形態に係るレーザ共焦点顕微鏡１００により標本Ｓを観察するには、走査ユニット３の走査用筐体４１に対して第１検出ユニット５Ａの検出用筐体６１Ａを信号光が所定の光形式を変えずに出入可能に装着するとともに、検出ユニット５Ａ，５Ｂの検出用筐体６１Ａ，６１Ｂどうしが信号光を所定の光形式を変えずに順に出入可能に装着する。

次いで、ステージ１１に標本Ｓを載置し、光源から発せられる照明光を走査ユニット３に入射させる。走査ユニット３に入射した照明光は、ダイクロイックミラー２３により反射されてスキャナ２５により偏向された後、瞳投影レンズ２７により集光され結像レンズ２９により平行光に変換されて顕微鏡本体１に入射する。

顕微鏡本体１に入射した照明光は、反射ミラー１３により反射されて対物レンズ１５により標本に照射される。これにより、スキャナ２５の一対のガルバノミラーの揺動角度に応じて、標本Ｓの焦点面上で照明光が２次元的に走査される。

照明光が照射されることにより標本Ｓにおいて発生する信号光は、対物レンズ１５により集光された後、反射ミラー１３、結像レンズ２９、瞳投影レンズ２７を介して照明光の光路を戻り、スキャナ２５によりディスキャンされてダイクロイックミラー２３を透過する。ダイクロイックミラー２３を透過した信号光は、共焦点レンズ３３により集光され、その内の標本における対物レンズ１５の焦点位置において発生した信号光のみがピンホール３５を通過してコリメータレンズ４７により平行光に変換される。そして、平行光に変換された信号光は、反射ミラー３９により反射されて走査用出射ポート４５から平行光束のまま外部に出射される。

走査用出射ポート４５から出射した信号光は、第１検出ユニット５Ａの検出用入射ポート７５Ａから平行光束のまま検出用筐体６１Ａに入射し、分離部５１Ａにより波長に応じて光路が分離される。分離部５１Ａにより反射された所定の波長の信号光はバリアフィルタ５５Ａを介して検出器５７Ａにより検出され、分離部５１Ａを透過した他の波長の信号光は検出用出射ポート６５Ａから平行光束のまま外部に出射される。

検出用出射ポート６５Ａから出射した信号光は、第２検出ユニット５Ｂの検出用入射ポート７５Ｂから平行光束のまま検出用筐体６１Ｂに入射し、分離部５１Ｂにより波長に応じて光路が分離される。分離部５１Ｂにより反射された所定の波長の信号光はバリアフィルタ５５Ｂを介して検出器５７Ｂにより検出され、分離部５１Ｂを透過した他の波長の信号光は検出用出射ポート６５Ｂから平行光束のまま外部に出射される。

以上説明したように、本実施形態に係る検出ユニット５Ａ，５Ｂおよびレーザ共焦点顕微鏡１００によれば、互いに装着された走査ユニット３と第１検出ユニット５Ａとの間で走査ユニット３の走査用出射ポート４５から出射させる信号光と第１検出ユニット５Ａの検出用入射ポート７５Ａから入射させる信号光の光軸が一致するとともに、互いに装着された検出ユニット５Ａ，５Ｂどうしの間で第１検出ユニット５Ａの検出用出射ポート６５Ａから出射させる信号光と第２検出ユニット５Ｂの検出用入射ポート７５Ｂから入射させる信号光の光軸が一致するので、検出光学系５３Ａ，５３Ｂの有効光束径を守りつつ複数の検出ユニット５Ａ，５Ｂを順に隣接配置していくことができる。したがって、戻り光がけられることなく検出チャンネルの数を自由に増加したり、検出ユニット５Ａ（検出器５７Ａ）と検出ユニット５Ｂ（検出器５７Ｂ）の位置を自由に入れ換えたりすることができる。また、走査ユニット３と第１検出ユニット５Ａまたは検出ユニット５Ａ，５Ｂどうしが直接続されることにより、ファイバ接続のような光量伝達ロスも生じない。

これにより、信号光の光量損失を抑えつつ容易かつ低コストで、レーザ共焦点顕微鏡１００の検出チャンネルの数の追加や検出器５７Ａ，５７Ｂの位置交換を行うことができる。なお、軸上光線のみを扱うレーザ共焦点顕微鏡では、検出ユニットを例えば複数個追加して光路長が大きく伸びても、軸外光線のケラレによる周辺光量の不足の問題が発生することはない。

本実施形態においては、図８に示すように、分離部５１Ａ，５１Ｂが平行平面板であるため、分離部５１Ａ，５１Ｂに入射直前の信号光に対して透過後の信号光は光軸がσだけシフトする。σは平行平面板の厚さおよび屈折率によって決まる。屈折率が１．５程度で厚さが１ｍｍのガラス材質からなる平行平面板ではσは約０．３ｍｍとなる。本実施形態においては、検出用出射ポート６５Ａ，６５Ｂおよび検出用入射ポート７５Ａ，７５Ｂに対して分離部５１Ａ，５１Ｂの位置が決まっているので、隣接する検出ユニット５Ａ，５Ｂ間で光軸がずれることはない。すなわち、検出ユニット５Ａ，５Ｂ全体がσだけずれることになる。

この場合において、図９示すように、分離部５１Ａ，５１Ｂと検出用出射ポート６５Ａ，６５Ｂとの間に、分離部５１Ａ，５１Ｂにおいてシフトした信号光の光軸をシフトした分だけ戻す光軸補正部５９Ａ，５９Ｂを設けることとしてもよい。例えば、分離部５１Ａ，５１Ｂとしてガラス材料からなる平行平面板を採用した場合は、光軸補正部５９Ａ，５９Ｂとしてその平行平面板と同じ厚さを有するガラス材料からなる平行平面板のダミーガラスを採用し、分離部５１Ａ，５１Ｂに対して逆向きに４５°傾けて配置することとすればよい。

このようにすることで、分離部５１Ａ，５１Ｂを透過した信号光が、光軸補正部５９Ａ，５９Ｂにより分離部５１Ａ，５１Ｂにおいてシフトした分だけ反対方向にシフトされて光軸のずれが補正され、検出用出射ポート６５Ａ，６５Ｂから出射される。平行平面板からなる分離部５１Ａ，５１Ｂの厚さが１ｍｍの場合に分離部５１Ａ，５１Ｂによる信号光の光軸のシフト量は、例えば０．３ｍｍ程度と小さいが、検出ユニット５Ａ，５Ｂを多く接続すると、検出ユニット５Ａ，５Ｂどうしのずれがレーザ共焦点顕微鏡１００の外観を損なったり周辺ユニットと干渉したりすることがある。分離部５１Ａ，５１Ｂによる光軸のずれを光軸補正部５９Ａ，５９Ｂによりキャンセルすることで、検出ユニット５Ａ，５Ｂ周辺のユニットの干渉や検出ユニット５Ａ，５Ｂの外観のずれをなくすことができる。

図９においては、光軸補正部５９Ａ，５９Ｂが、分離部５１Ａ，５１Ｂと同じ厚さの平行平面板であって分離部５１Ａ，５１Ｂに対して逆向きに４５°傾けて配置することとしたが、分離部５１Ａ，５１Ｂによる信号光の光軸のずれを元に戻すことができればよい。例えば、図１０に示すように、光軸補正部５９Ａ，５９Ｂとして、分離部５１Ａ，５１Ｂよりも厚さが厚い平行平面板を採用し、４５°よりも傾きを小さくして配置することとしてもよい。

本実施形態は以下のように変形することができる。
第１変形例としては、図１１に示すように、検出用入射ポート７５Ａ，７５Ｂに入射した信号光を所定の光形式を変えずにリレーするリレー光学系８１Ａ，８１Ｂを備えることしてもよい。リレー光学系８１Ａ，８１Ｂは、例えば、信号光を集光する第１リレーレンズ８３Ａ，８３Ｂと第１リレーレンズ８３Ａ，８３Ｂにより集光された信号光を平行光に変換する第２リレーレンズ８５Ａ，８５Ｂとにより構成し、分離部５１Ａ，５１Ｂと検出用出射ポート６５Ａ，６５Ｂとの間の光路上に配置することとすればよい。

このようにすることで、分離部５１Ａ，５１Ｂを透過した信号光は、リレー光学系８１の第１リレーレンズ８３Ａ，８３Ｂにより集光された後、第２リレーレンズ８５Ａ，８５Ｂにより平行光に変換されて、所定の光形式のまま検出用出射ポート６５Ａ，６５Ｂから出射される。したがって、リレー光学系８１Ａ，８１Ｂにより、微少な拡がり角による光束径の増大を抑制して隣接する検出ユニットに入射させることができる。これにより、検出器５７Ａ，５７Ｂによる検出効率を維持しつつ検出器５７Ａ，５７Ｂの数を増加することができる。

本変形例においては、例えば、図１２に示すように、検出用入射ポート７５Ａ，５７Ｂと分離部５１Ａ，５１Ｂとの間にリレー光学系８１Ａ，８１Ｂを配置することとしてもよい。このようにすることで、検出用入射ポート７５Ａ，７５Ｂに入射した信号光は、リレー光学系８１Ａ，８１Ｂの第１リレーレンズ８３Ａ，８３Ｂにより集光された後、第２リレーレンズ８５Ａ，８５Ｂにより平行光に変換されて分離部５１Ａ，５１Ｂにより光路が分離される。

また、本変形例においては、図１３に示すように、ＰＨ光学系３１のコリメートレンズ３７および反射ミラー１３に代えて、リレー光学系８１Ａの第１リレーレンズ８３Ａをピンホール３５と走査用出射ポート４５との間に配置し、第２リレーレンズ８５Ａを検出用入射ポート７５Ａと分離部５１Ａとの間に配置することとしてもよい。また、他のリレー光学系８１Ｂの第１リレーレンズ８３Ｂを第１検出ユニット５Ａの分離部５１Ａと検出用出射ポート７５Ｂとの間に配置し、第２リレーレンズ８５Ｂを第２検出ユニット５Ｂの検出用出射ポート６５Ｂと分離部５１Ｂとの間に配置することとしてもよい。この場合、第１リレーレンズ８３ＡをＰＨ光学系３１と兼用することができる。

第２変形例としては、例えば、図１４に示すように、検出ユニット５Ａ，５Ｂを各検出用入射ポート７５Ａ，７５Ｂおよび各検出用出射ポート６５Ａ，６５Ｂを通過する信号光の光軸が走査用筐体４１の上面４３に対して平行になるように、検出ユニット５Ａ，５Ｂの向きを変えて走査用筐体４１の上面４３に並べて配置することとしてもよい。

この場合、走査用筐体４１の上面４３に対して信号光を平行に出射できるように走査用出射ポート４５を配置するとともに、ＰＨ光学系３１の反射ミラー１３により反射された信号光を走査用筐体４１の上面４３上を沿うように折り返す反射ミラー８７を追加し、反射ミラー８７により反射された信号光を走査用出射ポート４５から走査用筐体４１の上面に沿って出射させて、各検出用筐体４１に順次入射させることとすればよい。このようにすることで、レーザ共焦点顕微鏡１００の高さに制限がある場合でも、検出器５７Ａ，７５Ｂの検出チャンネルの数を増加することができる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る検出ユニットおよびレーザ共焦点顕微鏡について説明する。
本実施形態に係るレーザ共焦点顕微鏡２００は、図１５に示すように、走査光学系２１が、ダイクロイックミラー２３を透過した信号光を走査用出射ポート４５に向けて反射する反射ミラー８９を備え、また、ＰＨ光学系３１に代えて、各検出ユニット５Ａ，５ＢがＰＨ光学系１３１Ａ，１３１Ｂを備える点で第１実施形態と異なる。
以下、第１実施形態に係る検出ユニット５Ａ，５Ｂおよびレーザ共焦点顕微鏡１００と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。

ＰＨ光学系１３１Ａ，１３１Ｂは、分離部５１Ａ，５１Ｂにより分離された信号光を集光する結像レンズ１３３Ａ，１３３Ｂと、ピンホール１３５Ａ，１３５Ｂと、コリメートレンズ１３７Ａ，１３７Ｂとを備え、これらが分離部５１Ａ，５１Ｂと検出光学系５３Ａ，５３Ｂとの間に検出用筐体６１Ａ，６１Ｂの短手方向に沿って配されている。

このように構成されたレーザ共焦点顕微鏡２００によれば、スキャナ２５によりディスキャンされた信号光がダイクロイックミラー２３を透過した後、反射ミラー８９により反射されて走査用出射ポート４５から平行光束のまま外部に出射される。

走査用出射ポート４５から出射した信号光は、第１検出ユニット５Ａの検出用入射ポート７５Ａから平行光束のまま検出用筐体６１Ａに入射し、分離部５１Ａにより波長に応じて光路が分離される。分離部５１Ａにより反射された所定の波長の信号光は、ＰＨ光学系１３１Ａの結像レンズ１３３Ａにより集光され、その内の標本における対物レンズ１５の焦点位置において発生した信号光のみがピンホール１３５Ａを通過してコリメータレンズ１３７Ａにより平行光に変換され、検出光学系５３Ａにより検出される。一方、分離部５１Ａを透過した他の波長の信号光は検出用出射ポート６５Ａから平行光束のまま外部に出射される。

検出用出射ポート６５Ａから出射した信号光は、第２検出ユニット５Ｂの検出用入射ポート７５Ｂから平行光束のまま検出用筐体６１Ｂに入射する。そして、第１検出ユニット５Ａと同様にして、分離部５１Ｂにより分離された所定の波長の信号光がＰＨ光学系１３１Ｂを介して検出光学系５３Ｂにより検出され、他の波長の信号光が検出用出射ポート６５Ｂから平行光束のまま外部に出射される。

本実施形態に係るレーザ共焦点顕微鏡２００によれば、検出ユニット５Ａ，５Ｂごとに、検出する蛍光の波長に応じてピンホール１３５Ａ，１３６Ｂのピンホール径を変更することができる。したがって、信号光をより詳細に検出でき、ユーザの利便性を向上することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本発明を上記各実施形態および変形例に適用したものに限定されることなく、これらの実施形態および変形例を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定されるものではない。

また、例えば、上記各実施形態においては、２つの検出ユニット５Ａ，５Ｂを例示して説明したが、レーザ共焦点顕微鏡１００が検出ユニット５Ａ，５Ｂと同様の構成の検出ユニットを３つ以上備えることとしてもよい。この場合、第１検出ユニット５Ａと第２検出ユニット５Ｂとの装着と同様にして、３つ目以降の検出ユニットを順次隣接配置することとすればよい。

また、上記各実施形態においては、位置決めピン４７，４８，６７Ａ，６７Ａ，６８Ａ，６８Ｂにより走査用筐体４１と検出用筐体６１Ａおよび検出用筐体６１Ａ，６１Ｂどうしを位置決めすることとしたが、筐体どうしを装着した状態で走査ユニット３の走査用出射ポート４５と第１検出ユニット５Ａの検出用入射ポート７５Ａおよび第１検出ユニット５Ａの検出用出射ポート６５Ａと第２検出ユニット５Ｂの検出用入射ポート７５Ｂをそれぞれ一致させることができればよく、例えば、２方向の当て付け等によりこれらを位置決めすることとしてもよい。

上記各実施形態においては、検出ユニット５Ａ，５Ｂが同一の構成を有することとして説明したが、例えば、より高感度な光電子増倍管など、使用する検出器５７Ａ，５７Ｂの種類が異なり、それに合わせて検出光学系５３Ａ，５３Ｂが異なっていてもよい。この場合、走査ユニット３および検出ユニット５Ａ，５Ｂへの取り付け方式が同じで、筐体４１，６１Ａ，６１Ｂどうしを装着した状態で、走査ユニット３の走査用出射ポート４５と第１検出ユニット５Ａの検出用入射ポート７５Ａおよび第１検出ユニット５Ａの検出用出射ポート６５Ａと第２検出ユニット５Ｂの検出用入射ポート７５Ｂとをそれぞれ一致させることができればよい。
なお、上記各実施形態およびその変形例においては、走査ユニット３、第１検出ユニット５Ａ、第２検出ユニット５Ｂの順に配置する場合を例示したが、例えば、走査ユニット３以降は自由であり、第２検出ユニット５Ｂ、第１検出ユニット５Ａの順に配置することとしてもよく、その場合も装着の仕方は同様である。

３ 走査ユニット
５Ａ 第１検出ユニット（検出ユニット）
５Ｂ 第２検出ユニット（検出ユニット）
２１ 走査光学系
３５ ピンホール
４１ 走査用筐体
４５ 走査用出射ポート
５１Ａ，５１Ｂ 分離部
５７Ａ，５７Ｂ 検出器（検出部）
６１Ａ，６１Ｂ 検出用筐体
６５Ａ，６５Ｂ 検出用出射ポート
７５Ａ，７５Ｂ 検出用入射ポート
８１Ａ，８１Ｂ リレー光学系
１００，２００ レーザ共焦点顕微鏡
Ｓ 標本

Claims (7)

1. 所定の光形式の光を入射させる検出用入射ポートと、
   該検出用入射ポートから入射された光の少なくとも一部を検出する検出部と、
   前記検出用入射ポートに入射した光の少なくとも他の一部を同一の光形式で出射可能な検出用出射ポートとを備える検出ユニット。
2. 前記検出用入射ポートから入射した光の光路を分離し、分離した一方の光路の光を前記検出部に入射させ、他方の光路の光を前記検出用出射ポートに入射させる分離部を備える請求項１に記載の検出ユニット。
3. 前記検出用入射ポートに入射させる光が平行光からなる前記光形式を有する請求項１または請求項２に記載の検出ユニット。
4. 前記検出用入射ポートに入射された光を前記所定の光形式を変えずにリレーするリレー光学系を備える請求項３に記載の検出ユニット。
5. 光源から発せられた照明光を反射して標本上で走査させ、該標本からの戻り光を照明光の反射位置と同位置で反射して照明光の光路に沿って戻す走査光学系と、該走査光学系を収容し、この走査光学系により照明光の光路に沿って戻された戻り光を所定の光形式で外部に出射する走査用出射ポートを有する走査用筐体とを備える走査ユニットと、
   前記検出部を収容し、前記検出用入射ポートおよび前記検出用出射ポートを有する検出用筐体を備える複数の請求項１から請求項４のいずれかに記載の検出ユニットとを備え、
   前記走査用筐体および各前記検出用筐体が、互いに装着状態において前記走査用出射ポートから出射させる戻り光と前記検出用入射ポートから入射させる戻り光の光軸を一致させるように着脱可能に形成されているとともに、これらの検出用筐体どうしが、互いに装着状態において前記検出用出射ポートから出射させる戻り光と前記検出用入射ポートから入射させる戻り光の光軸を一致させるように着脱可能に形成されているレーザ共焦点顕微鏡。
6. 前記走査ユニットが、前記標本に対して共役な位置に配置されたピンホールを備え、該ピンホールにより、前記走査用出射ポートから出射される戻り光の光束を制限する請求項５に記載のレーザ共焦点顕微鏡。
7. 前記検出用筐体が、前記走査用筐体に装着された状態で、前記走査用出射ポートから出射される戻り光の光軸上に前記検出用入射ポートおよび前記検出用出射ポートが配置され、かつ、他の前記検出用筐体に装着された状態で、該他の検出用筐体の前記検出用出射ポートから出射される戻り光の光軸上に前記検出用入射ポートおよび前記検出用出射ポートが配置されるように形成されている請求項５または請求項６に記載のレーザ共焦点顕微鏡。

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