JP4898588B2 - Scanning microscope - Google Patents

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Description

本発明は、走査型顕微鏡に関するものである。   The present invention relates to a scanning microscope.

一般に、試料を高速で走査および画像化する技術として、走査型顕微鏡や共焦点顕微鏡が知られている(特許文献1参照)。特許文献1による共焦点顕微鏡では、光源からの光が直線的に集束されてDMDまたは液晶などの光変調部材上に入射される。次に光変調部材により直線光がその光線の方向に沿って所定の明暗を有する光に変調されるのに伴い、光が試料体に照射される。そして、試料体から発生された光(反射光および蛍光等)は、この光変調部材へと戻され、その後、照明光路から分離され、光検出器によって検出されるようになっている。   In general, a scanning microscope and a confocal microscope are known as techniques for scanning and imaging a sample at high speed (see Patent Document 1). In the confocal microscope according to Patent Document 1, light from a light source is linearly focused and incident on a light modulation member such as DMD or liquid crystal. Next, as the linear light is modulated by the light modulation member into light having a predetermined brightness and darkness along the direction of the light beam, the sample body is irradiated with light. Light (reflected light, fluorescence, etc.) generated from the sample body is returned to the light modulation member, and then separated from the illumination light path and detected by a photodetector.

特開2004−199063号公報JP 2004-199063 A

しかしながら、上記特許文献1に開示されている技術によれば、光変調部材(例えば、DMD)上の小型ミラーのオンおよびオフの切り替えに合せて、光の集光範囲を変更させることが困難であり、オフ部分等に照射される光量によるロスが生じるという問題があった。   However, according to the technique disclosed in Patent Document 1, it is difficult to change the light condensing range in accordance with the on / off switching of the small mirror on the light modulation member (for example, DMD). In addition, there is a problem that a loss occurs due to the amount of light irradiated to the off portion.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、光変調部材に集光される光の入射範囲を変更して、簡易に光量のロスを低減させることができる走査型顕微鏡を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and a scanning microscope that can easily reduce the loss of light quantity by changing the incident range of light condensed on the light modulation member. The purpose is to provide.

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、光源と、2次元配列された複数の微小光変調要素を備え、オン状態に作動される該微小光変調要素を一方向に切り替える微小光変調要素アレイと、前記光源から発せられ、前記微小光変調要素アレイを通過した照明光を集光して試料に照射する対物レンズと、少なくとも1次元配列された複数の画素を有し、前記試料からの光を検出する光検出器と、前記光源と前記微小光変調要素アレイとの間に配置され、光軸と直交する2軸方向に曲率が異なるとともに、前記微小光変調要素の切替方向と直交する方向の照射幅を制限して前記照明光を前記微小光変調要素アレイに照射する異曲率レンズを有し、該異曲率レンズを光軸方向に移動可能に構成したアスペクト比変換光学系とを備え、前記微小光変調要素アレイが、前記対物レンズの試料側焦点位置と光学的に共役な位置に配置され、前記異曲率レンズが、前記アスペクト比変換光学系の前記微小光変調要素アレイ側に設けられ、光線の光軸方向に対する角度を一定に保ちながら前記照明光を前記微小光変調要素アレイに照射する走査型顕微鏡を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
The present invention includes a light source, a plurality of micro light modulation elements arranged in a two-dimensional array, and a micro light modulation element array that switches the micro light modulation element that is activated to an on state in one direction. An objective lens that collects the illumination light that has passed through the minute light modulation element array and irradiates the sample; a photodetector that detects light from the sample, the pixel having at least a one-dimensional array; It is disposed between the light source and the minute light modulation element array, has a different curvature in two axial directions perpendicular to the optical axis, and restricts an irradiation width in a direction perpendicular to the switching direction of the minute light modulation elements. An aspect ratio conversion optical system that includes an irregular curvature lens that irradiates illumination light onto the minute light modulation element array, and that is configured to be movable in the optical axis direction, and the minute light modulation element array includes: The objective lens Located at a position optically conjugate with the sample-side focal position, the curvature lens is provided on the minute light modulation element array side of the aspect ratio conversion optical system, and keeps the angle of the light beam with respect to the optical axis direction constant. A scanning microscope that irradiates the minute light modulation element array with the illumination light is provided.

本発明によれば、光源から発せられた照明光は、アスペクト比変換光学系の異曲率レンズを通過して、微小光変調要素アレイに入射される。そして、微小光変調要素アレイに入射された照明光の内、オン状態に作動された微小光変調要素を通過した照明光が、対物レンズによって試料に集光される。また、試料から発せられた光は、光検出器により検出される。   According to the present invention, the illumination light emitted from the light source passes through the inflection lens of the aspect ratio conversion optical system and enters the minute light modulation element array. Of the illumination light incident on the minute light modulation element array, the illumination light that has passed through the minute light modulation element activated in the ON state is condensed on the sample by the objective lens. Moreover, the light emitted from the sample is detected by a photodetector.

微小光変調要素アレイの作動により、オン状態に作動される微小光変調要素が一方向に切り替えられるので、試料に対して照明光を少なくとも1次元的に走査させることができる。そして、微小光変調要素アレイを対物レンズの試料側焦点位置と光学的に共役な位置とすることにより、オン状態に作動された微小光変調要素を共焦点ピンホールとして機能させることができ、対物レンズの試料側焦点面に沿う試料の鮮明な画像を取得することができる。   By operating the micro light modulation element array, the micro light modulation element operated in the ON state is switched in one direction, so that the illumination light can be scanned on the sample at least one-dimensionally. By setting the micro light modulation element array to a position optically conjugate with the sample-side focal position of the objective lens, the micro light modulation element operated in the ON state can function as a confocal pinhole. A clear image of the sample along the sample-side focal plane of the lens can be acquired.

ここで、アスペクト比変換光学系の異曲率レンズとは、アナモフィックレンズまたはシリンドリカルレンズを指す。この場合において、例えば、シリンドリカルレンズ等により、微小光変調要素の切替方向と直交する方向の照射幅を制限した照明光を微小光変調要素アレイに照射することができる。これにより、微小光変調要素アレイにおけるオン状態に作動される微小光変調要素の範囲が、微小光変調要素の切替方向と直交する方向に小さく制限されても、その範囲に合わせて照明光の集光範囲を設定し、光量のロスを低減することができる。   Here, the different curvature lens of the aspect ratio conversion optical system refers to an anamorphic lens or a cylindrical lens. In this case, for example, the illumination light with the irradiation width limited in the direction orthogonal to the switching direction of the minute light modulation elements can be irradiated to the minute light modulation element array by a cylindrical lens or the like. As a result, even if the range of the micro light modulation element operated in the on state in the micro light modulation element array is limited to be small in the direction orthogonal to the switching direction of the micro light modulation element, the collection of illumination light is matched to the range. The light range can be set, and the loss of light quantity can be reduced.

また、アスペクト比変換光学系を作動させ、異曲率レンズが、その焦点位置を微小光変調要素アレイに一致させた状態から光軸方向に沿って移動させられることで、微小光変調要素アレイに対する照明光の入射範囲を簡易に変化させることができる。さらに、異曲率レンズは、アスペクト比変換光学系の微小光変調要素アレイ側に設けられ、光線の光軸に対する角度を一定に保ちながら照明光を微小光変調要素アレイに照射するように構成されている。すなわち、異曲率レンズは、微小光変調要素アレイとの間に集光作用を有する光学系を介在させないように配置されている。これにより、異曲率レンズが光軸方向に移動しても、微小光変調要素アレイにおける照明光の入射範囲を、微小光変調要素の切替方向の配列長に対して大きく変化させないようにすることができる。   In addition, by operating the aspect ratio conversion optical system, the curvature of curvature lens is moved along the optical axis direction from the state in which the focal position coincides with the minute light modulation element array, so that the illumination to the minute light modulation element array is performed. The incident range of light can be changed easily. Further, the irregular curvature lens is provided on the minute light modulation element array side of the aspect ratio conversion optical system, and is configured to irradiate the illumination light to the minute light modulation element array while maintaining a constant angle with respect to the optical axis of the light beam. Yes. In other words, the different curvature lens is arranged so as not to interpose an optical system having a condensing function with the minute light modulation element array. Thereby, even if the irregular curvature lens moves in the optical axis direction, the incident range of the illumination light in the minute light modulation element array is not greatly changed with respect to the arrangement length in the switching direction of the minute light modulation elements. it can.

したがって、オン状態に作動される微小光変調要素群の大きさを変更して、共焦点ピンホールのピンホール径を変化させた場合等に、ピンホール径に合わせて照明光の入射範囲を変更するために異曲率レンズを光軸方向に移動させても、オン状態の微小光変調要素群を含む最小限の領域に照明光の入射範囲を制限することができるので、光量のロスを低減することができる。   Therefore, change the incident range of illumination light according to the pinhole diameter when changing the pinhole diameter of the confocal pinhole by changing the size of the micro light modulation element group operated in the ON state. Therefore, even if the inflection lens is moved in the optical axis direction, the incident light incident range can be limited to the minimum region including the micro light modulation element group in the on state, thereby reducing the loss of light amount. be able to.

上記発明においては、前記対物レンズの瞳径に応じて、前記異曲率レンズの位置を光軸方向に移動させる制御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、微小光変調要素アレイのオン領域の大きさを変更して観察したい場合にも、光量の低下を防ぐことが可能となる。例えば、対物レンズの瞳径が大きい場合には、対物レンズの持つ光軸方向の分解能を損なうことなく画像を得るために、微小光変調要素アレイのオン領域を小さくすることにより、共焦点ピンホールのピンホール径を小さくする必要がある。この場合、制御部の作動により、微小光変調要素アレイへの照明光の入射範囲を狭くする方向に、異曲率レンズを移動させる。これにより、オン状態に作動される微小光変調要素の領域を小さくしても、対物レンズの持つ光軸方向の分解能を十分に保ちつつ、光量の低下を防ぐことができる。
In the said invention, it is good also as providing the control part which moves the position of the said curvature-of-curvature lens to an optical axis direction according to the pupil diameter of the said objective lens.
With this configuration, it is possible to prevent a decrease in light amount even when it is desired to observe while changing the size of the ON region of the minute light modulation element array. For example, when the pupil diameter of the objective lens is large, in order to obtain an image without impairing the resolution in the optical axis direction of the objective lens, the confocal pinhole is reduced by reducing the ON region of the micro light modulation element array. It is necessary to reduce the pinhole diameter. In this case, the operation of the control unit moves the inflection lens in a direction to narrow the incident range of the illumination light to the minute light modulation element array. Thereby, even if the area | region of the micro light modulation element operated to an ON state is made small, the fall of light quantity can be prevented, maintaining the resolution | decomposability of the optical axis direction which an objective lens has enough.

一方、対物レンズの瞳径が小さい場合には、共焦点ピンホールのピンホール径を大きくしても、対物レンズの持つ光軸方向の分解能を大きく損なうことがない。よって、制御部の作動により、微小光変調要素アレイへの照明光の入射範囲を広げる方向に、異曲率レンズを移動させる。これにより、オン状態に作動される微小光変調要素の領域を大きくして、試料から戻る光の量を増加させることができる。この結果、対物レンズの持つ光軸方向の分解能を保ちつつ、明るい画像を得ることできる。また、このようにすることで、走査の回数を減らして、画像取得の高速化を図ることができる。   On the other hand, when the pupil diameter of the objective lens is small, even if the pinhole diameter of the confocal pinhole is increased, the resolution of the objective lens in the optical axis direction is not significantly impaired. Therefore, by operating the control unit, the inflection lens is moved in a direction to widen the incident range of the illumination light to the minute light modulation element array. Thereby, the area | region of the micro light modulation element act | operated to an ON state can be enlarged, and the quantity of the light which returns from a sample can be increased. As a result, a bright image can be obtained while maintaining the resolution in the optical axis direction of the objective lens. In addition, by doing this, it is possible to reduce the number of scans and increase the speed of image acquisition.

上記発明においては、前記制御部が、前記異曲率レンズを前記対物レンズの瞳径と対応付けられた光軸上の所定の位置に移動させることとしてもよい。
このように構成することで、制御部の作動により異曲率レンズを光軸上において移動させる際に、光軸方向の分解能を保ちつつ、光量の低下を防ぐことができる最適な位置へ、異曲率レンズを自動的に移動させることができる。
In the above invention, the control unit may move the irregular curvature lens to a predetermined position on the optical axis associated with the pupil diameter of the objective lens.
By configuring in this way, when moving the inflection lens on the optical axis by the operation of the control unit, the inflection to the optimal position that can prevent a decrease in the amount of light while maintaining the resolution in the optical axis direction. The lens can be moved automatically.

本発明は、光源と、2次元配列された複数の微小光変調要素を備え、オン状態に作動される該微小光変調要素を一方向に切り替える微小光変調要素アレイと、前記光源から発せられ、前記微小光変調要素アレイを通過した照明光を集光して試料に照射する対物レンズと、少なくとも1次元配列された複数の画素を有し、前記試料からの光を検出する光検出器と、前記光源と前記微小光変調要素アレイとの間に配置され、光軸と直交する2軸方向に曲率が異なるとともに、前記微小光変調要素の切替方向と直交する方向の照射幅を制限して前記照明光を前記微小光変調要素アレイに照射する互いに異なる照射幅の複数の異曲率レンズを有し、該複数の異曲率レンズを択一的に切替可能に構成したアスペクト比変換光学系とを備え、前記微小光変調要素アレイが、前記対物レンズの試料側焦点位置と光学的に共役な位置に配置され、前記複数の異曲率レンズが、前記アスペクト比変換光学系の前記微小光変調要素アレイ側に設けられ、光線の光軸に対する角度を一定に保ちながら前記照明光を前記微小光変調要素アレイに照射する走査型顕微鏡を提供する。 The present invention includes a light source, a plurality of micro light modulation elements arranged in a two-dimensional array, and a micro light modulation element array that switches the micro light modulation element that is activated to an on state in one direction. An objective lens that collects the illumination light that has passed through the minute light modulation element array and irradiates the sample; a photodetector that detects light from the sample, the pixel having at least a one-dimensional array; It is disposed between the light source and the minute light modulation element array, has a different curvature in two axial directions perpendicular to the optical axis, and restricts an irradiation width in a direction perpendicular to the switching direction of the minute light modulation elements. An aspect ratio conversion optical system having a plurality of different curvature lenses with different irradiation widths for irradiating illumination light onto the minute light modulation element array, and configured to selectively switch the plurality of different curvature lenses. , The micro light change Element array, wherein disposed on the sample-side focal position optically conjugate with the position of the objective lens, the plurality of different curvatures lens is provided on the micro-optical modulation element array side of the front Symbol aspect ratio conversion optical system, Provided is a scanning microscope that irradiates the minute light modulation element array with the illumination light while keeping the angle of the light beam with respect to the optical axis constant.

本発明によれば、光源から発せられた照明光は、アスペクト比変換光学系の異曲率レンズを通過して、微小光変調要素アレイに入射される。そして、微小光変調要素アレイに入射された照明光の内、オン状態に作動された微小光変調要素を通過した照明光が、対物レンズによって試料に集光される。また、試料から発せられた光は、光検出器により検出される。   According to the present invention, the illumination light emitted from the light source passes through the inflection lens of the aspect ratio conversion optical system and enters the minute light modulation element array. Of the illumination light incident on the minute light modulation element array, the illumination light that has passed through the minute light modulation element activated in the ON state is condensed on the sample by the objective lens. Moreover, the light emitted from the sample is detected by a photodetector.

微小光変調要素アレイの作動により、オン状態に作動される微小光変調要素が一方向に切り替えられるので、試料に対して照明光を少なくとも1次元的に走査させることができる。そして、微小光変調要素アレイを対物レンズの試料側焦点位置と光学的に共役な位置とすることにより、オン状態に作動された微小光変調要素を共焦点ピンホールとして機能させることができ、対物レンズの試料側焦点面に沿う試料の鮮明な画像を取得することができる。   By operating the micro light modulation element array, the micro light modulation element operated in the ON state is switched in one direction, so that the illumination light can be scanned on the sample at least one-dimensionally. By setting the micro light modulation element array to a position optically conjugate with the sample-side focal position of the objective lens, the micro light modulation element operated in the ON state can function as a confocal pinhole. A clear image of the sample along the sample-side focal plane of the lens can be acquired.

この場合において、アスペクト比変換光学系の異曲率レンズ、例えば、シリンドリカルレンズ等により、微小光変調要素の切替方向と直交する方向の照射幅を制限した照明光を微小光変調要素アレイに照射することができる。これにより、微小光変調要素アレイにおけるオン状態に作動される微小光変調要素の範囲が、微小光変調要素の切替方向と直交する方向に小さく制限されても、その範囲に合わせて照明光の集光範囲を設定し、光量のロスを低減することができる。   In this case, the micro light modulation element array is irradiated with illumination light whose irradiation width is limited in a direction orthogonal to the switching direction of the micro light modulation elements by an inflection lens of the aspect ratio conversion optical system, for example, a cylindrical lens. Can do. As a result, even if the range of the micro light modulation element operated in the on state in the micro light modulation element array is limited to be small in the direction orthogonal to the switching direction of the micro light modulation element, the collection of illumination light is matched to the range. The light range can be set, and the loss of light quantity can be reduced.

また、アスペクト比変換光学系を作動させ、上記異曲率レンズを照射幅が異なる他の異曲率レンズに択一的に切り替えることにより、微小光変調要素アレイに対する照明光の入射範囲を簡易に変化させることができる。さらに、異曲率レンズは、アスペクト比変換光学系の微小光変調要素アレイ側に設けられ、光線の光軸に対する角度を一定に保ちながら照明光を微小光変調要素アレイに照射するように構成されている。すなわち、異曲率レンズは、微小光変調要素アレイとの間に集光作用を有する光学系を介在させないように配置されている。これにより、照射幅の異なる他の異曲率レンズに切り替えても、微小光変調要素アレイにおける照明光の入射範囲を、微小光変調要素の切替方向の配列長に対して大きく変化させないようにすることができる。   In addition, by operating the aspect ratio conversion optical system and selectively switching the different curvature lens to another different curvature lens having a different irradiation width, the incident range of the illumination light with respect to the minute light modulation element array can be easily changed. be able to. Further, the irregular curvature lens is provided on the minute light modulation element array side of the aspect ratio conversion optical system, and is configured to irradiate the illumination light to the minute light modulation element array while maintaining a constant angle with respect to the optical axis of the light beam. Yes. In other words, the different curvature lens is arranged so as not to interpose an optical system having a condensing function with the minute light modulation element array. This prevents the illumination light incident range in the micro light modulation element array from changing greatly with respect to the array length in the switching direction of the micro light modulation elements even when switching to another lens having a different irradiation width. Can do.

したがって、オン状態に作動される微小光変調要素群の大きさを変更して、共焦点ピンホールのピンホール径を変化させた場合等に、照射幅の異なる異曲率レンズに切り替えても、オン状態の微小光変調要素群を含む最小限の領域に照明光の入射範囲を制限することができるので、光量のロスを低減することができる。   Therefore, even when switching to a different curvature lens with a different irradiation width, such as when changing the pinhole diameter of the confocal pinhole by changing the size of the micro light modulation element group that is activated in the on state, Since the incident range of the illumination light can be limited to the minimum region including the minute light modulation element group in the state, the loss of the light amount can be reduced.

上記発明においては、前記アスペクト比変換光学系が、前記光の光軸と平行な回転軸を有する回転部を備え、前記照射幅の異なる複数の異曲率レンズが、前記回転部において前記回転軸から等しい距離に配置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、回転部を回転させることにより、複数の異曲率レンズの内のいずれかの異曲率レンズを照明光の光軸上に配置することができる。したがって、異曲率レンズの切替を、レンズの入れ替え作業等を伴うことなく、簡単な動作により行うことができる。
In the above invention, the aspect ratio conversion optical system includes a rotation unit having a rotation axis parallel to the optical axis of the light, and the plurality of different curvature lenses having different irradiation widths are separated from the rotation axis in the rotation unit. It is good also as arrange | positioning at equal distance.
With this configuration, by rotating the rotating unit, any one of the plurality of different curvature lenses can be arranged on the optical axis of the illumination light. Therefore, switching of the different curvature lens can be performed by a simple operation without accompanying a lens replacement operation or the like.

また、上記発明においては、前記対物レンズの瞳径の情報を検知するとともに、前記対物レンズの瞳径に応じて前記回転部の回転角度を調節する回転制御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、回転制御部の作動により、対物レンズの瞳径の情報が検知され、その情報に基づいて、対物レンズの瞳径に応じて回転部の回転角度が調節される。したがって、照射幅の異なる複数の異曲率レンズの中から、対物レンズの瞳径に対して共焦点効果を得るのに適した異曲率レンズを自動的に選択することができる。
In the above-mentioned invention, it is good also as providing the rotation control part which adjusts the rotation angle of the rotation part according to the pupil diameter of the objective lens while detecting the information on the pupil diameter of the objective lens.
With this configuration, the information on the pupil diameter of the objective lens is detected by the operation of the rotation control unit, and the rotation angle of the rotation unit is adjusted according to the pupil diameter of the objective lens based on the information. Therefore, it is possible to automatically select a different curvature lens suitable for obtaining a confocal effect with respect to the pupil diameter of the objective lens from a plurality of different curvature lenses having different irradiation widths.

また、上記発明においては、前記微小光変調要素アレイと前記対物レンズとの間に配置され、前記照明光を前記微小光変調要素の切替方向と直交する方向に走査するスキャン手段を備えることとしてもよい。
このように構成することで、微小光変調要素アレイに入射された照明光の内、オン状態に作動された微小光変調要素を通過した照明光が、スキャン手段により走査され、対物レンズによって試料に集光される。ここで、スキャン手段の作動により、照明光が微小光変調要素の切替方向と直交する方向に走査されるので、試料に対して照明光を2次元的に走査させることができる。
Further, in the above-mentioned invention, it may be provided with a scanning unit that is arranged between the minute light modulation element array and the objective lens and scans the illumination light in a direction orthogonal to a switching direction of the minute light modulation element. Good.
With this configuration, the illumination light that has passed through the minute light modulation element that has been activated in the illumination light incident on the minute light modulation element array is scanned by the scanning means, and is applied to the sample by the objective lens. Focused. Here, since the illumination light is scanned in the direction orthogonal to the switching direction of the minute light modulation elements by the operation of the scanning means, the illumination light can be scanned two-dimensionally on the sample.

また、上記発明においては、前記対物レンズが、さらに前記試料から戻る光を集光し、前記微小光変調要素アレイと前記光検出器との間に、前記微小光変調要素アレイを介して戻る光を前記スキャン手段と同期して同じ方向に走査する他のスキャン手段を備えることとしてもよい。
このように構成することで、同一の対物レンズにより、試料への照明および試料からの受光が行われる。この場合において、試料から発せられ、対物レンズおよび微小光変調要素アレイを介して戻る光を、他のスキャン手段の作動により、光検出器上の2次元的な領域に導くことができる。したがって、光検出器として、CCD等の2次元的な撮像手段を使用して、この2次元的な撮像手段に試料全体の像を結像させることができるため、ラインスキャン画像を取得してから2次元的な画像を構築する場合に比べて、画像取得の高速化を図ることができる。
In the above invention, the objective lens further collects light returning from the sample, and returns between the minute light modulation element array and the photodetector via the minute light modulation element array. May be provided with other scanning means for scanning in the same direction in synchronization with the scanning means.
With this configuration, the same objective lens illuminates the sample and receives light from the sample. In this case, the light emitted from the sample and returning through the objective lens and the micro light modulation element array can be guided to a two-dimensional region on the photodetector by the operation of other scanning means. Therefore, since a two-dimensional imaging unit such as a CCD can be used as a photodetector and an image of the entire sample can be formed on the two-dimensional imaging unit, a line scan image is acquired. Image acquisition can be speeded up compared to the case of constructing a two-dimensional image.

また、上記発明においては、前記光源がレーザ光源であることとしてもよい。レーザ光を用いることにより、光量を大きくすることが可能となるため、高速でスキャンを行う場合であっても、光検出器の各画素において検出される光量の低下を防ぐことができる。
また、上記発明のおいては、前記微小光変調要素が、マイクロミラーであることとしてもよい。
In the invention described above, the light source may be a laser light source. Since the amount of light can be increased by using laser light, a decrease in the amount of light detected in each pixel of the photodetector can be prevented even when scanning is performed at high speed.
In the invention described above, the minute light modulation element may be a micromirror.

本発明によれば、微小光変調要素アレイに入射される光の入射範囲を、オン状態に作動される微小光変調要素の範囲に合わせて変更することができるため、光量のロスを低減させることができるという効果を奏する。   According to the present invention, it is possible to change the incident range of light incident on the minute light modulation element array in accordance with the range of the minute light modulation element operated in the ON state, thereby reducing the loss of light amount. There is an effect that can be.

〔第1の実施形態〕
以下、本発明の第1の実施形態に係る走査型顕微鏡10について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る走査型顕微鏡10は、図1に示すように、レーザ光源(光源)1と、該レーザ光源1から発せられたレーザ光(照明光)の照射幅を制限するシリンドリカルレンズ(異曲率レンズ)23と、該シリンドリカルレンズ23を有するアスペクト比変換光学系3と、該アスペクト比変換光学系3の前記シリンドリカルレンズ23を通過したレーザ光を反射するDMD(微小光変調要素アレイ,デジタルマイクロミラーアレイ)7と、該DMD7により反射されたレーザ光を一方向に走査するガルバノミラー(スキャン手段)9と、該ガルバノミラー9により反射されたレーザ光を集光して試料19に照射する一方、該試料19から発せられる蛍光を集光する対物レンズ11と、該対物レンズ11により集光された蛍光を結像させる第1の結像レンズ13および第2の結像レンズ15と、第2の結像レンズ15により結像された蛍光を検出する光検出器17とを備えている。
なお、図中、符号5は、ダイクロイックミラーである。
[First Embodiment]
Hereinafter, a scanning microscope 10 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, a scanning microscope 10 according to the present embodiment includes a laser light source (light source) 1 and a cylindrical lens (different optical lens) that limits the irradiation width of laser light (illumination light) emitted from the laser light source 1. A curvature lens) 23, an aspect ratio conversion optical system 3 having the cylindrical lens 23, and a DMD (micro light modulation element array, digital micro) that reflects laser light that has passed through the cylindrical lens 23 of the aspect ratio conversion optical system 3. A mirror array) 7, a galvano mirror (scanning means) 9 that scans the laser light reflected by the DMD 7 in one direction, and the laser light reflected by the galvano mirror 9 is condensed and irradiated on the sample 19. The objective lens 11 that condenses the fluorescence emitted from the sample 19 and the fluorescence condensed by the objective lens 11 are imaged. It includes a first image forming lens 13 and the second imaging lens 15, a photodetector 17 for detecting the fluorescence focused by the second imaging lens 15.
In the figure, reference numeral 5 denotes a dichroic mirror.

レーザ光源1は、照明光として、例えば、断面略円形の略平行なレーザ光を出射するようになっている。
アスペクト比変換光学系3は、レーザ光源1とDMD7との間に配置され、レーザ光源1側に、該レーザ光源1から発せられたレーザ光の光束径を拡大して、大径の平行光束にするコリメータ21を備え、DMD7側に、光軸方向と直交する2軸方向に曲率が異なるとともに、レーザ光の照射幅、具体的には、マイクロミラー(微小光変調要素)29の切替方向と直交する方向の照射幅を制限するシリンドリカルレンズ23を備えている。
For example, the laser light source 1 emits substantially parallel laser light having a substantially circular cross section as illumination light.
The aspect ratio conversion optical system 3 is disposed between the laser light source 1 and the DMD 7 and expands the light beam diameter of the laser light emitted from the laser light source 1 toward the laser light source 1 so as to obtain a large parallel light beam. The collimator 21 is provided, the DMD 7 side has different curvatures in two axial directions orthogonal to the optical axis direction, and orthogonal to the irradiation width of the laser light, specifically, the switching direction of the micromirror (micro light modulation element) 29. A cylindrical lens 23 is provided for limiting the irradiation width in the direction in which the light is emitted.

シリンドリカルレンズ23は、図示しない移動機構により、光軸に沿う方向に移動可能に設けられている。
また、シリンドリカルレンズ23は、図1に示すように、DMD7との間に集光作用を有する光学系を介在させないように配置されており、レーザ光の光束に含まれる軸外光線の光軸に対する角度を一定に保ちながらレーザ光をDMD7に照射するようになっている。
The cylindrical lens 23 is provided so as to be movable in a direction along the optical axis by a moving mechanism (not shown).
Further, as shown in FIG. 1, the cylindrical lens 23 is disposed so as not to interpose an optical system having a condensing function with the DMD 7, and is arranged with respect to the optical axis of the off-axis light beam included in the laser beam. The DMD 7 is irradiated with laser light while keeping the angle constant.

アスペクト比変換光学系3に入射されたレーザ光は、コリメータ21によって所定の大きさの光束径に拡大された後、シリンドリカルレンズ23によって、一軸方向の光束径が維持されたまま、それに直交する軸方向のみに集光されるようになっている。これにより、レーザ光は、その光束の断面形状のアスペクト比が変換され、マイクロミラー29の切替方向と直交する方向の照射幅が制限される。その結果、シリンドリカルレンズ23が光軸方向に沿って移動させられることにより、DMD7へのレーザ光の入射範囲が変更されるようになっている。   The laser light incident on the aspect ratio conversion optical system 3 is enlarged to a light beam diameter of a predetermined size by the collimator 21, and then an axis perpendicular to the light beam diameter in one axial direction is maintained by the cylindrical lens 23. It is focused only in the direction. As a result, the aspect ratio of the cross-sectional shape of the laser beam is converted, and the irradiation width in the direction orthogonal to the switching direction of the micromirror 29 is limited. As a result, the incident range of the laser beam on the DMD 7 is changed by moving the cylindrical lens 23 along the optical axis direction.

すなわち、シリンドリカルレンズ23の焦点位置が、DMD7に一致したときには、レーザ光のDMD7への入射範囲が直線状になり、その位置からいずれかの光軸方向にずれた位置に配されたときには、それよりも幅の広い入射範囲で、DMD7に入射されるようになっている。   That is, when the focal position of the cylindrical lens 23 coincides with the DMD 7, the incident range of the laser light on the DMD 7 is linear, and when it is arranged at a position shifted in any optical axis direction from that position, The incident light is incident on the DMD 7 in a wider incident range.

DMD7は、図2に示すように、2次元配列された複数のマイクロミラー29を備え、隣接する1以上(図2に示す例では、3×3=9)のマイクロミラー29′を同時にオン状態に作動させたオン領域を、一方向に移動させるように切り替えていくようになっている。これにより、DMD7に入射されたレーザ光の内、オン領域のマイクロミラー29′に照射されたレーザ光が反射されるようになっている。   As shown in FIG. 2, the DMD 7 includes a plurality of two-dimensionally arranged micromirrors 29, and one or more adjacent (3 × 3 = 9 in the example shown in FIG. 2) micromirrors 29 ′ are simultaneously turned on. The ON region that has been actuated on is switched so as to move in one direction. As a result, of the laser light incident on the DMD 7, the laser light irradiated on the micromirror 29 ′ in the on region is reflected.

DMD7のオン領域において反射されたレーザ光は、第1のリレーレンズ25を介して、ガルバノミラー9に入射されるので、DMD7のオン領域が一方向に移動するのに伴って、ガルバノミラー9へのレーザ光の入射位置も、一方向に移動していくようになっている。   Since the laser light reflected in the on region of the DMD 7 is incident on the galvano mirror 9 via the first relay lens 25, the galvano mirror 9 is moved as the on region of the DMD 7 moves in one direction. The incident position of the laser beam also moves in one direction.

また、DMD7は、対物レンズ11の試料側焦点位置と光学的に共役な位置に配置されている。これにより、DMD7のオン領域を共焦点ピンホールとして機能させることができるようになっている。   Further, the DMD 7 is disposed at a position optically conjugate with the sample-side focal position of the objective lens 11. As a result, the ON region of the DMD 7 can function as a confocal pinhole.

ガルバノミラー9は、DMD7のオン領域において反射されたレーザ光を、オン領域の移動方向に直交する一方向に走査するようになっている。ガルバノミラー9により反射されたレーザ光は、第2のリレーレンズ27および対物レンズ11を介して、試料19に集光されるようになっている。そして、DMD7におけるマイクロミラー29のオンオフの切替動作と、ガルバノミラー9の揺動動作とを同期させることにより、2次元的に走査されたレーザ光を試料19に照射することができるようになっている。   The galvanometer mirror 9 scans the laser beam reflected in the ON region of the DMD 7 in one direction orthogonal to the moving direction of the ON region. The laser beam reflected by the galvanometer mirror 9 is focused on the sample 19 via the second relay lens 27 and the objective lens 11. Then, by synchronizing the on / off switching operation of the micromirror 29 in the DMD 7 and the swinging operation of the galvanometer mirror 9, the two-dimensionally scanned laser light can be irradiated onto the sample 19. Yes.

試料19にレーザ光が照射されることにより、試料19内に含まれる蛍光物質が励起されることで発生した蛍光は、対物レンズ11により集光された後、第1の結像レンズ13、第2のリレーレンズ27、ガルバノミラー9、第1のリレーレンズ25およびDMD7を介して、レーザ光とは逆向きに戻るようになっている。そして、蛍光は、ダイクロイックミラー5を通過することで、レーザ光から分離された後、第2の結像レンズ15により集光されて、光検出器17に入射されるようになっている。   The fluorescence generated by irradiating the sample 19 with the laser light and exciting the fluorescent substance contained in the sample 19 is collected by the objective lens 11, then the first imaging lens 13, Through the second relay lens 27, the galvanometer mirror 9, the first relay lens 25 and the DMD 7, the laser beam returns in the opposite direction. The fluorescent light passes through the dichroic mirror 5 and is separated from the laser light, and then collected by the second imaging lens 15 and incident on the photodetector 17.

光検出器17は、1次元配列された複数の画素を有するラインセンサであり、ガルバノミラー9の各揺動位置において、DMD7のオン領域を移動させることにより発生した1次元の蛍光像、すなわち、ラインスキャン画像を逐次取得するようになっている。取得されたラインスキャン画像は、ガルバノミラー9の揺動位置と対応付けて記憶されることにより、後に2次元の蛍光画像を構築することができるようになっている。   The photodetector 17 is a line sensor having a plurality of pixels arranged one-dimensionally, and is a one-dimensional fluorescence image generated by moving the ON region of the DMD 7 at each swing position of the galvanometer mirror 9, that is, Line scan images are acquired sequentially. The acquired line scan image is stored in association with the swing position of the galvano mirror 9 so that a two-dimensional fluorescence image can be constructed later.

このように構成された本実施形態に係る走査型顕微鏡10の作用について、説明する。
レーザ光源1からレーザ光が発せられると、レーザ光は、アスペクト比変換光学系3において、まず、コリメータ21を通過することにより、その光束径が拡大されて、大径の平行光束となる。そして、レーザ光が、シリンドリカルレンズ23を通過することにより、マイクロミラー29の切替方向と直交する方向のレーザ光の照射幅が制限される。これにより、例えば、DMD7のオン領域をガルバノミラー9による走査方向に小さく制限した場合にも、その範囲に合わせてレーザ光の集光範囲を設定することが可能となる。
The operation of the scanning microscope 10 according to the present embodiment configured as described above will be described.
When laser light is emitted from the laser light source 1, the laser light first passes through the collimator 21 in the aspect ratio conversion optical system 3, so that its light beam diameter is expanded to become a large parallel light beam. Then, when the laser light passes through the cylindrical lens 23, the irradiation width of the laser light in the direction orthogonal to the switching direction of the micromirror 29 is limited. Thereby, for example, even when the ON region of the DMD 7 is limited to be small in the scanning direction by the galvanometer mirror 9, the condensing range of the laser light can be set in accordance with the range.

また、アスペクト比変換光学系3は、シリンドリカルレンズ23を、その焦点位置をDMD7に一致させた状態から光軸方向に沿って移動させることにより、DMD7に対するレーザ光の入射範囲を変化させる。この場合において、シリンドリカルレンズ23は、上述のように、レーザ光の光束に含まれる軸外光線の光軸に対する角度を一定に保ちながらレーザ光をDMD7に照射するので、シリンドリカルレンズ23が光軸方向に移動しても、DMD7におけるレーザ光の入射範囲がマイクロミラー29の切替方向(例えば、図2参照)の配列長に対して大きく変化することがない。   In addition, the aspect ratio conversion optical system 3 changes the incident range of the laser beam on the DMD 7 by moving the cylindrical lens 23 along the optical axis direction from the state in which the focal position coincides with the DMD 7. In this case, the cylindrical lens 23 irradiates the DMD 7 with the laser light while keeping the angle of the off-axis light beam included in the light beam of the laser light constant with respect to the optical axis, as described above. Even if it moves to, the incident range of the laser beam in DMD7 does not change with respect to the arrangement length of the switching direction (for example, see FIG. 2) of the micromirror 29.

これにより、例えば、DMD7のオン領域の大きさを変更して、ピンホールのピンホール径を変化させた場合等に、ピンホール径に合わせてレーザ光の入射範囲を変更するためにシリンドリカルレンズ23を光軸方向に移動させても、オン領域を含む最小限の領域にレーザ光の入射範囲が制限される。
このようにして、アスペクト比変換光学系3を通過したレーザ光は、ダイクロイックミラー5によって反射されて、DMD7に入射される。
Thereby, for example, when the size of the ON region of the DMD 7 is changed and the pinhole diameter of the pinhole is changed, the cylindrical lens 23 is used to change the laser beam incident range in accordance with the pinhole diameter. Even if the laser beam is moved in the optical axis direction, the incident range of the laser beam is limited to the minimum region including the ON region.
In this way, the laser light that has passed through the aspect ratio conversion optical system 3 is reflected by the dichroic mirror 5 and enters the DMD 7.

DMD7は、隣接する1以上のマイクロミラー29′をオン領域とするので(図2参照)、このオン領域により反射されたレーザ光が、第1のリレーレンズ25を介してガルバノミラー9に入射される。
この場合において、DMD7は、オン領域を一方向に移動させるように切り替えていくので、ガルバノミラー9に対して、レーザ光がオン領域の切替方向に移動するように入射される。
Since the DMD 7 uses one or more adjacent micromirrors 29 ′ as the ON region (see FIG. 2), the laser beam reflected by the ON region is incident on the galvanomirror 9 via the first relay lens 25. The
In this case, since the DMD 7 is switched so as to move the ON region in one direction, the laser light is incident on the galvanometer mirror 9 so as to move in the ON region switching direction.

そして、ガルバノミラー9が揺動されることにより、入射されたレーザ光が、DMD7のオン領域の切替方向とは直交する一方向に走査される。したがって、DMD7のオン領域の切替動作とガルバノミラー9の揺動動作とが同期されることにより、ガルバノミラー9によって反射され、第2のリレーレンズ27および対物レンズ11を介して、試料19に集光されるレーザ光が、試料19において2次元的に走査される。   Then, the galvano mirror 9 is swung so that the incident laser light is scanned in one direction orthogonal to the switching direction of the ON region of the DMD 7. Accordingly, the on-region switching operation of the DMD 7 and the oscillating operation of the galvano mirror 9 are synchronized, so that they are reflected by the galvano mirror 9 and collected on the sample 19 via the second relay lens 27 and the objective lens 11. The laser beam to be emitted is scanned two-dimensionally on the sample 19.

試料19に上記レーザ光が照射されることにより蛍光が発生すると、蛍光は、対物レンズ11によって集光された後、第1の結像レンズ13、第2のリレーレンズ27、ガルバノミラー9、第1のリレーレンズ25およびDMD7を介して、レーザ光とは逆向きに戻る。そして、蛍光は、ダイクロイックミラー5を通過してレーザ光から分離された後、第2の結像レンズ15により集光されて、光検出器17に入射される。   When fluorescence is generated by irradiating the sample 19 with the laser beam, the fluorescence is collected by the objective lens 11, and then the first imaging lens 13, the second relay lens 27, the galvanometer mirror 9, It returns to the opposite direction to the laser beam via the relay lens 25 of 1 and the DMD 7. Then, after passing through the dichroic mirror 5 and being separated from the laser light, the fluorescence is condensed by the second imaging lens 15 and is incident on the photodetector 17.

この場合において、DMD7が対物レンズ11の試料側焦点位置と光学的に共役な位置に配置されているので、蛍光は、レーザ光を反射したマイクロミラー29′と同じマイクロミラー29′によって反射されて、光検出器17に入射される。そして、DMD7のオン領域を十分に小さく設定しておくことにより、オン領域を共焦点ピンホールとして機能させ、対物レンズ11の試料側焦点面に沿う試料19の鮮明な蛍光画像、すなわち、DMD7のオン領域を一方向に移動させることによって生成されたラインスキャン画像が、光検出器17により取得される。   In this case, since the DMD 7 is disposed at a position optically conjugate with the sample-side focal position of the objective lens 11, the fluorescence is reflected by the same micromirror 29 'that reflects the laser light. , And enters the photodetector 17. Then, by setting the ON region of the DMD 7 to be sufficiently small, the ON region functions as a confocal pinhole, and a clear fluorescent image of the sample 19 along the sample-side focal plane of the objective lens 11, that is, the DMD 7 A line scan image generated by moving the ON region in one direction is acquired by the photodetector 17.

このようにして、ガルバノミラー9の揺動位置毎に光検出器17により取得されたラインスキャン画像が、ガルバノミラー9の揺動位置と対応付けて記憶される。これにより、記憶されたラインスキャン画像に基づいて、2次元の蛍光画像を構築することができる。   In this way, the line scan image acquired by the photodetector 17 for each swing position of the galvanometer mirror 9 is stored in association with the swing position of the galvanometer mirror 9. Thereby, a two-dimensional fluorescence image can be constructed based on the stored line scan image.

以上説明したように、本実施形態に係る走査型顕微鏡10によれば、アスペクト比変換光学系3におけるシリンドリカルレンズ23により、DMD7のオン領域の範囲に合わせてレーザ光の集光範囲を設定することができる。また、アスペクト比変換光学系3の作動により、シリンドリカルレンズ23を光軸方向に移動させた場合に、DMD7のオン領域を含む最小限の領域にレーザ光の入射範囲を制限することができる。その結果、光量のロスを低減することが可能となる。   As described above, according to the scanning microscope 10 according to the present embodiment, the condensing range of the laser light is set in accordance with the range of the ON region of the DMD 7 by the cylindrical lens 23 in the aspect ratio conversion optical system 3. Can do. Further, when the cylindrical lens 23 is moved in the optical axis direction by the operation of the aspect ratio conversion optical system 3, the incident range of the laser light can be limited to a minimum region including the ON region of the DMD 7. As a result, it is possible to reduce the light loss.

なお、本実施形態は、以下のように変形することができる。
例えば、図1に示す走査型顕微鏡10が、対物レンズ11の瞳径に応じて、シリンドリカルレンズ23の位置を光軸方向に移動させる制御部(図示せず)を備えることとしてもよい。これにより、DMD7のオン領域の大きさを変更して観察したい場合にも、光量の低下を防ぐことが可能となる。例えば、対物レンズ11の瞳径が大きい場合には、対物レンズ11の持つ光軸方向の分解能を損なうことなく画像を得るために、DMD7のオン領域を小さくすることにより、共焦点ピンホールのピンホール径を小さくする必要がある。この場合、制御部の作動により、DMD7へのレーザ光の入射範囲を狭くする方向にシリンドリカルレンズ23を移動させる。その結果、DMD7のオン領域を小さくしても、対物レンズ11の持つ光軸方向の分解能を十分に保ちつつ、光量の低下を防ぐことができる。
The present embodiment can be modified as follows.
For example, the scanning microscope 10 shown in FIG. 1 may include a control unit (not shown) that moves the position of the cylindrical lens 23 in the optical axis direction according to the pupil diameter of the objective lens 11. This makes it possible to prevent a decrease in the amount of light even when the on-region size of the DMD 7 is changed for observation. For example, when the pupil diameter of the objective lens 11 is large, in order to obtain an image without impairing the resolution of the objective lens 11 in the optical axis direction, the pin area of the confocal pinhole is reduced by reducing the ON region of the DMD 7. It is necessary to reduce the hole diameter. In this case, the cylindrical lens 23 is moved in the direction of narrowing the incident range of the laser light to the DMD 7 by the operation of the control unit. As a result, even if the ON region of the DMD 7 is made small, it is possible to prevent a decrease in light amount while maintaining sufficient resolution in the optical axis direction of the objective lens 11.

一方、対物レンズ11の瞳径が小さい場合には、共焦点ピンホールのピンホール径を大きくしても、対物レンズ11の持つ光軸方向の分解能を大きく損なうことがない。よって、制御部の作動により、DMD7へのレーザ光の入射範囲を広げる方向にシリンドリカルレンズ23を移動させる。これにより、DMD7のオン領域を大きくして、試料19から戻る光の量を増加させることができる。この結果、対物レンズ11の持つ光軸方向の分解能を保ちつつ、明るい画像を得ることできる。また、このようにすることで、走査の回数を減らして、画像の取得の高速化を図ることができる。   On the other hand, when the pupil diameter of the objective lens 11 is small, even if the pinhole diameter of the confocal pinhole is increased, the resolution of the objective lens 11 in the optical axis direction is not significantly impaired. Therefore, the cylindrical lens 23 is moved in a direction to widen the incident range of the laser light to the DMD 7 by the operation of the control unit. Thereby, the ON region of the DMD 7 can be enlarged, and the amount of light returning from the sample 19 can be increased. As a result, a bright image can be obtained while maintaining the resolution of the objective lens 11 in the optical axis direction. In addition, by doing this, it is possible to reduce the number of scans and increase the speed of image acquisition.

また、例えば、図3に示すように、走査型顕微鏡10Aが、ガルバノミラー9、すなわち、スキャン手段を備えない構成としてもよい。この場合には、試料19が、マイクロミラー29の切替方向と直交する方向に移動可能に設けられていることが望ましい。具体的には、試料19をステージ35上に設置して、ステージ移動部37の作動によりマイクロミラー29の切替方向と直交する方向(図3においてX方向参照)に試料19を往復動作させる。そして、DMD7によって反射されたレーザ光が、第1の結像レンズ13,対物レンズ11を介して試料19に照射され、該試料19から発せられた蛍光が、対物レンズ11,第1の結像レンズ13を通過した後、DMD7,ダイクロイックミラー5,第2の結像レンズ15を介して、光検出器17に入射されるように配置すればよい。この場合において、ステージ移動部37の作動により、DMD7におけるマイクロミラー29のオンオフの切替動作と、試料19の上記移動動作とを同期させることにより、2次元的に走査されたレーザ光を試料19に照射することができる。   Further, for example, as shown in FIG. 3, the scanning microscope 10A may be configured not to include the galvanometer mirror 9, that is, the scanning unit. In this case, it is desirable that the sample 19 is provided so as to be movable in a direction orthogonal to the switching direction of the micromirror 29. Specifically, the sample 19 is placed on the stage 35, and the sample 19 is reciprocated in a direction orthogonal to the switching direction of the micromirror 29 (see the X direction in FIG. 3) by the operation of the stage moving unit 37. Then, the laser beam reflected by the DMD 7 is irradiated onto the sample 19 via the first imaging lens 13 and the objective lens 11, and the fluorescence emitted from the sample 19 is reflected on the objective lens 11 and the first imaging lens. After passing through the lens 13, it may be arranged so as to enter the photodetector 17 through the DMD 7, the dichroic mirror 5, and the second imaging lens 15. In this case, the operation of the stage moving unit 37 synchronizes the on / off switching operation of the micromirror 29 in the DMD 7 and the above-described moving operation of the sample 19, whereby the two-dimensionally scanned laser light is applied to the sample 19. Can be irradiated.

また、図4に示すように、走査型顕微鏡10Bが、微小光変調要素アレイとして、DMD7に代えて、透過型の素子、例えば、液晶素子39を採用することとしてもよい。この場合には、液晶素子39が、対物レンズ11の試料側焦点位置と光学的に共役な位置に配置されていることが望ましい。具体的には、ダイクロイックミラー5によって反射されたレーザ光が、液晶素子39を透過した後、第1のリレーレンズ25,ガルバノミラー9,第2のリレーレンズ27,第1の結像レンズ13および対物レンズ11を介して試料19に照射される。そして、該試料19から発せられた蛍光が、対物レンズ11,第1の結像レンズ13,第2のリレーレンズ27,ガルバノミラー9および第1のリレーレンズ25を介して液晶素子39を透過した後、ダイクロイックミラー5および第2の結像レンズ15を通過して光検出器17に入射されるように配置すればよい。このようにすることで、液晶素子39を共焦点ピンホールとして機能させることができる。   As shown in FIG. 4, the scanning microscope 10B may employ a transmissive element, for example, a liquid crystal element 39, instead of the DMD 7, as the minute light modulation element array. In this case, it is desirable that the liquid crystal element 39 is disposed at a position optically conjugate with the sample-side focal position of the objective lens 11. Specifically, after the laser light reflected by the dichroic mirror 5 passes through the liquid crystal element 39, the first relay lens 25, the galvano mirror 9, the second relay lens 27, the first imaging lens 13, and The sample 19 is irradiated through the objective lens 11. Then, the fluorescence emitted from the sample 19 is transmitted through the liquid crystal element 39 through the objective lens 11, the first imaging lens 13, the second relay lens 27, the galvanometer mirror 9, and the first relay lens 25. After that, it may be arranged so as to pass through the dichroic mirror 5 and the second imaging lens 15 and to enter the photodetector 17. By doing so, the liquid crystal element 39 can function as a confocal pinhole.

また、例えば、図5に示すように、光源として、レーザ光源1に代えて、ハロゲンランプを採用することとしてもよい。この場合には、例えば、アスペクト比変換光学系3′との間にディフューザ41を介してハロゲンランプ43を設けることとしてもよい。また、ハロゲンランプ43に代えて、パルス光源(図示せず)を採用することとしてもよい。   Further, for example, as shown in FIG. 5, a halogen lamp may be adopted as the light source instead of the laser light source 1. In this case, for example, a halogen lamp 43 may be provided between the aspect ratio conversion optical system 3 ′ and the diffuser 41. Further, instead of the halogen lamp 43, a pulse light source (not shown) may be employed.

また、例えば、図6に示すように、走査型顕微鏡10Cが、試料19から発生される蛍光がDMD7を通過しない構成としてもよい。この場合には、照明光としてパルスレーザを採用することが望ましい。具体的には、レーザ光源1′から出射されてアスペクト比変換光学系3を通過したパルスレーザが、DMD7,第1のリレーレンズ25,ガルバノミラー9,第2のリレーレンズ27および第1の結像レンズ13を介して、ダイクロイックミラー5′によって反射された後、対物レンズ11によって集光されて試料19に照射される。そして、該試料19から発せられた光が、対物レンズ11によって集光されてダイクロイックミラー5′を透過した後、第2の結像レンズ15により集光されてCCD45に入射されるように配置すればよい。このようにすることで、パルスレーザによる多光子励起効果を利用して、対物レンズ11の試料側焦点面における試料19の鮮明な蛍光画像を取得することができる。   For example, as shown in FIG. 6, the scanning microscope 10 </ b> C may be configured such that the fluorescence generated from the sample 19 does not pass through the DMD 7. In this case, it is desirable to employ a pulse laser as the illumination light. Specifically, the pulse laser emitted from the laser light source 1 ′ and passing through the aspect ratio conversion optical system 3 is the DMD 7, the first relay lens 25, the galvanometer mirror 9, the second relay lens 27, and the first connection. After being reflected by the dichroic mirror 5 ′ through the image lens 13, the light is condensed by the objective lens 11 and irradiated onto the sample 19. Then, the light emitted from the sample 19 is condensed by the objective lens 11 and transmitted through the dichroic mirror 5 ′, and then condensed by the second imaging lens 15 and incident on the CCD 45. That's fine. By doing in this way, the clear fluorescence image of the sample 19 in the sample side focal plane of the objective lens 11 is acquirable using the multiphoton excitation effect by a pulse laser.

〔第2の実施形態〕
次に、本発明の第2の実施形態に係る走査型顕微鏡20について、図7を参照して説明する。
本実施形態の説明において、上述した第1の実施形態に係る走査型顕微鏡1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。
[Second Embodiment]
Next, a scanning microscope 20 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the description of the present embodiment, portions having the same configuration as those of the scanning microscope 1 according to the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

本実施形態に係る走査型顕微鏡20は、アスペクト比変換光学系35のDMD7側に、マイクロミラー29の切替方向と直交する方向の照射幅を制限してレーザ光源1から発せられたレーザ光をDMD7に照射するシリンドリカルレンズ23と、該シリンドリカルレンズ23と上記照射幅の異なるシリンドリカルレンズ(異曲率レンズ)33,34を備えている。   In the scanning microscope 20 according to the present embodiment, the DMD 7 emits laser light emitted from the laser light source 1 on the DMD 7 side of the aspect ratio conversion optical system 35 while limiting the irradiation width in the direction orthogonal to the switching direction of the micromirror 29. A cylindrical lens 23 for irradiating the lens, and cylindrical lenses (anomalous curvature lenses) 33 and 34 having different irradiation widths from the cylindrical lens 23.

各シリンドリカルレンズ23,33,34は、択一的に切替可能に設けられており、例えば、手動で交換可能なように、シリンドリカルレンズ23,33,34がU字型のレンズホルダ(図示せず)に設けられていてもよい。また、例えば、シリンドリカルレンズ23,33,34は、外部信号により、切替可能となっていてもよい。   Each cylindrical lens 23, 33, 34 is provided so as to be alternatively switchable. For example, the cylindrical lenses 23, 33, 34 are U-shaped lens holders (not shown) so that they can be manually replaced. ) May be provided. Further, for example, the cylindrical lenses 23, 33, and 34 may be switchable by an external signal.

このように構成された本実施形態に係る走査型顕微鏡20によれば、シリンドリカルレンズ23,33,34を相互に切り替えることにより(図8(a)および図8(b)参照)、DMD7へのレーザ光の照射範囲を変更することができる(図9(a)および図9(b)参照)。したがって、DMD7のオン領域を含む最小限の領域にレーザ光の入射範囲を制限し、光量のロスを低減することができる。
また、レーザ光の集光範囲を変えるためにシリンドリカルレンズ23の位置を光軸方向に調整する必要がないので、アスペクト比変換光学系35を光軸方向に小型化することができる。
According to the scanning microscope 20 according to the present embodiment configured as described above, the cylindrical lenses 23, 33, and 34 are switched to each other (see FIG. 8A and FIG. 8B). The irradiation range of the laser light can be changed (see FIGS. 9A and 9B). Therefore, it is possible to limit the incident range of the laser beam to a minimum region including the ON region of the DMD 7 and reduce the light amount loss.
Further, since it is not necessary to adjust the position of the cylindrical lens 23 in the optical axis direction in order to change the condensing range of the laser light, the aspect ratio conversion optical system 35 can be downsized in the optical axis direction.

なお、本実施形態においては、以下のように変形することができる。
例えば、アスペクト比変換光学系35が、シリンドリカルレンズ23,33,34を配置したレンズホルダ(回転部)60(図10参照)を備えていることとしてもよい。
この場合に、レンズホルダ60は、レーザ光の光軸と平行な回転軸60aを有して、レーザ光の光軸周りに回転可能となっており、シリンドリカルレンズ23,33,34が、レンズホルダ60上に、回転軸60aから等しい距離に同心円状にそれぞれ配置されていればよい。
In addition, in this embodiment, it can deform | transform as follows.
For example, the aspect ratio conversion optical system 35 may include a lens holder (rotating unit) 60 (see FIG. 10) in which the cylindrical lenses 23, 33, and 34 are arranged.
In this case, the lens holder 60 has a rotation axis 60a parallel to the optical axis of the laser light, and is rotatable around the optical axis of the laser light. The cylindrical lenses 23, 33, and 34 are connected to the lens holder. It suffices if they are concentrically arranged on the same distance at the same distance from the rotary shaft 60a.

このようにすることで、レンズホルダ60を回転させて、シリンドリカルレンズ23,33,34の内のいずれかをレーザ光の光軸上に配置することにより、DMD7へのレーザ光の入射範囲を変更することができる。また、シリンドリカルレンズ23,33,34の切替を、レンズの入れ替え作業を伴うことなく、レンズホルダ60を回転させるだけの簡単な動作により実現させることができる。   By doing so, the lens holder 60 is rotated, and any one of the cylindrical lenses 23, 33, 34 is arranged on the optical axis of the laser light, thereby changing the incident range of the laser light to the DMD 7. can do. Further, the switching of the cylindrical lenses 23, 33, and 34 can be realized by a simple operation of simply rotating the lens holder 60 without accompanying the lens replacement work.

さらに、例えば、シリンドリカルレンズ23,33,34が、対物レンズ11の瞳径に応じて、互いに異なる焦点距離を有しており、走査型顕微鏡20が、対物レンズ11の瞳径を検知するとともにその瞳径に応じてレンズホルダ60の回転角度を調節する回転制御部62(図11参照)を備えることとしてもよい。   Further, for example, the cylindrical lenses 23, 33, and 34 have different focal lengths according to the pupil diameter of the objective lens 11, and the scanning microscope 20 detects the pupil diameter of the objective lens 11 and It is good also as providing the rotation control part 62 (refer FIG. 11) which adjusts the rotation angle of the lens holder 60 according to a pupil diameter.

この場合に、回転制御部62は、対物レンズ11が他の対物レンズ11に切り替えられると、対物レンズ11の瞳径を自動的に検知するとともに、レンズホルダ60に設けられたシリンドリカルレンズ23,33,34の中から、対物レンズ11の瞳径に対して十分な共焦点効果を得られるレンズがレーザ光の光軸上に配置されるように、レンズホルダ60の回転角度を調節すればよい。
これにより、シリンドリカルレンズ23,33,34の中から、対物レンズ11の瞳径に対して共焦点効果を得るのに適したレンズを自動的に選択することができる。
In this case, when the objective lens 11 is switched to another objective lens 11, the rotation control unit 62 automatically detects the pupil diameter of the objective lens 11 and the cylindrical lenses 23 and 33 provided in the lens holder 60. , 34, the rotation angle of the lens holder 60 may be adjusted so that a lens capable of obtaining a sufficient confocal effect with respect to the pupil diameter of the objective lens 11 is arranged on the optical axis of the laser light.
Thereby, a lens suitable for obtaining a confocal effect with respect to the pupil diameter of the objective lens 11 can be automatically selected from the cylindrical lenses 23, 33, and 34.

また、本実施形態においては、シリンドリカルレンズ23,33,34を例示して説明したが、これに代えて、照射範囲の異なるシリンドリカルレンズを4以上設けることとしてもよい。   Further, in the present embodiment, the cylindrical lenses 23, 33, and 34 have been described as an example, but instead of this, four or more cylindrical lenses having different irradiation ranges may be provided.

〔第3の実施形態〕
次に、本発明の第3の実施形態に係る走査型顕微鏡30について、図12を参照して説明する。
本実施形態に係る走査型顕微鏡30は、透過型の顕微鏡であり、パルスレーザを出射するレーザ光源1′と、試料19を挟んで対物レンズ11と対向して配置され、試料19から発せられる蛍光を集光する第2の対物レンズ47と、該第2の対物レンズ47により集光されて第2の結像レンズ15により結像された蛍光を検出するCCD45とを備えており、ダイクロイックミラー5を備えていない点で、第1の実施形態と異なる。
以下、本実施形態の説明において、第1の実施形態に係る走査型顕微鏡1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。
[Third Embodiment]
Next, a scanning microscope 30 according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The scanning microscope 30 according to the present embodiment is a transmission microscope, and is arranged to face the objective lens 11 with the laser light source 1 ′ emitting a pulse laser and the sample 19 sandwiched therebetween, and the fluorescence emitted from the sample 19. , And a CCD 45 for detecting the fluorescence focused by the second objective lens 47 and imaged by the second imaging lens 15, and the dichroic mirror 5. Is different from the first embodiment in that it is not provided.
Hereinafter, in the description of the present embodiment, portions having the same configuration as those of the scanning microscope 1 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

このような構成によれば、レーザ光源1′から出射されてアスペクト比変換光学系3を通過したパルスレーザは、DMD7,第1のリレーレンズ25,ガルバノミラー9,第2のリレーレンズ27および第1の結像レンズ13を介して、第1の対物レンズ11により集光されて試料19に照射される。そして、試料19にパルスレーザが照射されることにより、第1の対物レンズ11の試料側焦点面における多光子励起により発生した蛍光が、第2の対物レンズ47により集光されて第2の結像レンズ15を介してCCD45で撮影される。   According to such a configuration, the pulse laser emitted from the laser light source 1 ′ and passing through the aspect ratio conversion optical system 3 is the DMD 7, the first relay lens 25, the galvano mirror 9, the second relay lens 27, and the second relay lens 27. The light is condensed by the first objective lens 11 through one imaging lens 13 and irradiated onto the sample 19. Then, when the sample 19 is irradiated with a pulse laser, the fluorescence generated by the multiphoton excitation on the sample-side focal plane of the first objective lens 11 is condensed by the second objective lens 47 and the second result is obtained. The image is taken by the CCD 45 through the image lens 15.

以上説明したように、本実施形態に係る走査型顕微鏡30によれば、試料19を透過して得られる蛍光が検出される。したがって、例えば、試料19に厚みがあり、試料19のうち照明用の第1の対物レンズ11から離れた位置を観察したい場合等に適する。この場合において、多光子励起効果を利用して、第1の対物レンズ11の試料側焦点面における鮮明な蛍光画像を取得することができる。   As described above, according to the scanning microscope 30 according to the present embodiment, the fluorescence obtained through the sample 19 is detected. Therefore, for example, it is suitable when the sample 19 has a thickness and it is desired to observe a position in the sample 19 away from the first objective lens 11 for illumination. In this case, a clear fluorescent image on the sample-side focal plane of the first objective lens 11 can be acquired using the multiphoton excitation effect.

〔第4の実施形態〕
次に、本発明の第4の実施形態に係る走査型顕微鏡40について、図13を参照して説明する。
本実施形態に係る走査型顕微鏡40は、レーザ光源1と、第3の実施形態におけるCCD45の位置に配置された第2のDMD49と、該第2のDMD49により反射された蛍光を結像させる第3の結像レンズ51とを備えている点で、第3の実施形態と異なる。
以下、本実施形態の説明において、上述した第3の実施形態に係る走査型顕微鏡30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。
[Fourth Embodiment]
Next, a scanning microscope 40 according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The scanning microscope 40 according to the present embodiment forms an image of the laser light source 1, the second DMD 49 disposed at the position of the CCD 45 in the third embodiment, and the fluorescence reflected by the second DMD 49. The third embodiment is different from the third embodiment in that the third imaging lens 51 is provided.
Hereinafter, in the description of the present embodiment, portions having the same configuration as those of the scanning microscope 30 according to the third embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

第2のDMD49は、マイクロミラーが2次元配列されたものを用いることが望ましい。
また、第2のDMD49のマイクロミラー(図示せず)は、DMD7のマイクロミラー29の切替方向と同じ方向に切り替えられるようになっている。
As the second DMD 49, it is desirable to use one in which micromirrors are two-dimensionally arranged.
Further, the micromirror (not shown) of the second DMD 49 can be switched in the same direction as the switching direction of the micromirror 29 of the DMD 7.

このような構成によれば、試料19を透過して得られる蛍光は、第2の対物レンズ47により集光されて第2の結像レンズ15を介して第2のDMD49に入射される。この場合において、DMD7のマイクロミラー29と第2のDMD49のマイクロミラーとが同方向に切替えられるので、第2のDMD49を、DMD7およびガルバノミラー9と同期して走査することにより、第2のDMD49を共焦点ピンホールとして機能させることができる。これにより、本実施形態に係る走査型顕微鏡40によれば、透過型の顕微鏡であっても、通常のレーザ光を用いて、第1の対物レンズ11の試料側焦点面における鮮明な蛍光画像を取得することができる。   According to such a configuration, the fluorescence obtained by transmitting through the sample 19 is collected by the second objective lens 47 and is incident on the second DMD 49 via the second imaging lens 15. In this case, since the micromirror 29 of the DMD 7 and the micromirror of the second DMD 49 are switched in the same direction, the second DMD 49 is scanned in synchronism with the DMD 7 and the galvanometer mirror 9, whereby the second DMD 49 Can function as a confocal pinhole. Thereby, according to the scanning microscope 40 which concerns on this embodiment, even if it is a transmission type microscope, a clear fluorescence image in the sample side focal plane of the 1st objective lens 11 is used using a normal laser beam. Can be acquired.

なお、第2のDMD49として、DMD7と同様に、マイクロミラーの切替方向の配列長が、切替方向と直交する方向の配列長よりも長いDMD(例えば、図2参照)を用いることとし、さらに、試料19を透過して得られる蛍光を第2のDMD49の切替方向と直交する方向に走査する第2のガルバノミラー(図示せず)を備えることにより、試料19の2次元的な画像を取得することとしてもよい。   As the second DMD 49, as in the DMD 7, a DMD (for example, see FIG. 2) in which the array length in the switching direction of the micromirrors is longer than the array length in the direction orthogonal to the switching direction is used. A two-dimensional image of the sample 19 is acquired by providing a second galvanometer mirror (not shown) that scans the fluorescence obtained through the sample 19 in a direction orthogonal to the switching direction of the second DMD 49. It is good as well.

以上、本発明の各実施形態について図面を参照して説明してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではない。
例えば、光検出器17は、ラインセンサに代えて、CCD,CMOS等の2次元的な撮像手段を採用してもよい。
このようにすることで、例えば、DMD7のオン領域をガルバノミラーの走査方向に大きくした場合に、試料19の2次元的な画像を効果的に取得することができる。
As mentioned above, although each embodiment of the present invention has been described with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment.
For example, the photodetector 17 may employ a two-dimensional imaging means such as a CCD or CMOS instead of the line sensor.
In this way, for example, when the ON region of the DMD 7 is increased in the scanning direction of the galvanometer mirror, a two-dimensional image of the sample 19 can be effectively acquired.

また、図14に示すように、走査型顕微鏡10Dが、試料19から発せられDMD7を介して戻る蛍光を一方向に走査する他のガルバノミラー(他のスキャン手段)53と、その蛍光を結像させる第3の結像レンズ55とをさらに備え、ラインセンサに代えて、CCD等の2次元的な撮像手段からなる光検出器17′を採用することとしてもよい。   As shown in FIG. 14, the scanning microscope 10D forms an image of another galvanometer mirror (another scanning means) 53 that scans the fluorescence emitted from the sample 19 and returned through the DMD 7 in one direction, and the fluorescence. The third imaging lens 55 may be further provided, and a photodetector 17 ′ including a two-dimensional imaging unit such as a CCD may be employed instead of the line sensor.

このようにすることで、ガルバノミラー53は、DMD7で反射され、第2の結像レンズ15を通過した蛍光をガルバノミラー9と同期して同じ方向に走査する。
また、第3の結像レンズ55は、ガルバノミラー53により走査された蛍光を集光して、光検出器17′に入射させる。これにより、試料19の蛍光像が、光検出器17′の2次元的な領域において走査される。
In this way, the galvanometer mirror 53 scans the fluorescence reflected by the DMD 7 and passed through the second imaging lens 15 in the same direction in synchronization with the galvanometer mirror 9.
The third imaging lens 55 collects the fluorescence scanned by the galvanometer mirror 53 and makes it incident on the photodetector 17 '. Thereby, the fluorescence image of the sample 19 is scanned in the two-dimensional region of the photodetector 17 ′.

すなわち、試料19の2次元的な蛍光像が、2次元的な撮像手段からなる光検出器17′により撮像されるので、ラインスキャン画像を取得してから2次元的な画像を構築する場合に比べて、画像取得の高速化を図ることができる。   That is, since a two-dimensional fluorescent image of the sample 19 is picked up by the photodetector 17 ′ comprising a two-dimensional image pickup means, when a two-dimensional image is constructed after acquiring a line scan image. In comparison, the image acquisition speed can be increased.

また、図15に示すように、走査型顕微鏡10Eが、例えば、ロッドレンズ57およびディフューザ59をアスペクト比変換光学系3の前段に配置してなる光量均一化手段61を備えていてもよい。   Further, as shown in FIG. 15, the scanning microscope 10 </ b> E may include, for example, a light amount equalizing unit 61 in which a rod lens 57 and a diffuser 59 are disposed in front of the aspect ratio conversion optical system 3.

このようにすることで、レーザ光源1から発せられるレーザ光は、ロッドレンズ57およびディフューザ59を通過することにより分散され、光軸上と光軸外の光量の分布が均一な光束になるように補正される。   By doing so, the laser light emitted from the laser light source 1 is dispersed by passing through the rod lens 57 and the diffuser 59 so that the distribution of the amount of light on and off the optical axis becomes a uniform light flux. It is corrected.

これにより、DMD7のオン領域に均一な光量分布を有するレーザ光が入射されるので、対物レンズ11の試料側焦点面に沿う試料19に対して、均一にレーザ光を照射することができ、ムラの少ない鮮明な画像を取得することができる。   As a result, laser light having a uniform light amount distribution is incident on the ON region of the DMD 7, so that the sample 19 along the sample-side focal plane of the objective lens 11 can be uniformly irradiated with laser light, and unevenness is caused. A clear image with little image can be acquired.

また、上記各実施形態においては、ダイクロイックミラー5を例示して説明したが、これに代えて、例えば、ハーフミラーを採用することとしてもよい。このようにすることで、レーザ光が、対物レンズ11によって集光されて試料19に照射される一方、試料19において反射された反射光が、対物レンズ11によって集光され、ハーフミラーを透過して光検出器17,17′またはCCD45に導かれる。これにより、蛍光に代えて反射光を検出することができる。
また、上記各実施形態においては、シリンドリカルレンズ23を例示して説明したが、これに代えて、アナモフィックレンズを採用することとしてもよい。
In each of the above embodiments, the dichroic mirror 5 has been described as an example. However, instead of this, for example, a half mirror may be employed. By doing so, the laser light is collected by the objective lens 11 and applied to the sample 19, while the reflected light reflected by the sample 19 is collected by the objective lens 11 and transmitted through the half mirror. Then, the light is guided to the photodetectors 17, 17 ′ or the CCD 45. Thereby, it can replace with fluorescence and can detect reflected light.
In each of the above embodiments, the cylindrical lens 23 has been described as an example. However, instead of this, an anamorphic lens may be employed.

本発明の第1の実施形態に係る走査型顕微鏡の概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of a scanning microscope according to a first embodiment of the present invention. 図1のDMDにおけるオン状態に作動されるマイクロミラーを示す図である。It is a figure which shows the micromirror act | operated by the ON state in DMD of FIG. 本発明の第1の実施形態の変形例に係る走査型顕微鏡の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the scanning microscope which concerns on the modification of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の他の変形例に係る走査型顕微鏡の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the scanning microscope which concerns on the other modification of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の他の変形例に係る走査型顕微鏡の光源周りの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure around the light source of the scanning microscope which concerns on the other modification of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の他の変形例に係る走査型顕微鏡の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the scanning microscope which concerns on the other modification of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る走査型顕微鏡の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the scanning microscope which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. (a)および(b)は、それぞれ照射幅の異なるシリンドリカルレンズを設けた本発明の第2の実施形態に係る走査型顕微鏡の概略構成を示す図である。(A) And (b) is a figure which shows schematic structure of the scanning microscope which concerns on the 2nd Embodiment of this invention which provided the cylindrical lens from which irradiation width differs, respectively. (a)および(b)は、それぞれ本発明の第2の実施形態に係る走査型顕微鏡のDMD上での光の分布を示す図である。(A) And (b) is a figure which shows distribution of the light on DMD of the scanning microscope which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, respectively. 本発明の第2の実施形態の変形例に係る走査型顕微鏡のレンズホルダを示す図である。It is a figure which shows the lens holder of the scanning microscope which concerns on the modification of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態の他の変形例に係る走査型顕微鏡のレンズホルダと回転制御部を示す図である。It is a figure which shows the lens holder and rotation control part of the scanning microscope which concern on the other modification of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る走査型顕微鏡の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the scanning microscope which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る走査型顕微鏡の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the scanning microscope which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の各実施形態の変形例に係る他のガルバノミラーを備える走査型顕微鏡の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of a scanning microscope provided with the other galvanometer mirror which concerns on the modification of each embodiment of this invention. 本発明の各実施形態の他の変形例に係る光量均一化手段を備える走査型顕微鏡の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of a scanning microscope provided with the light quantity equalization means which concerns on the other modification of each embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 レーザ光源(光源)
3 アスペクト比変換光学系
7 DMD(微小光変調要素アレイ,デジタルマイクロミラーアレイ)
9 ガルバノミラー(スキャン手段)
10 走査型顕微鏡
11 対物レンズ
17 光検出器
19 試料
23 シリンドリカルレンズ(異曲率レンズ)
29 マイクロミラー(微小光変調要素)
1 Laser light source
3 Aspect ratio conversion optical system 7 DMD (micro light modulation element array, digital micro mirror array)
9 Galvano mirror (scanning means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Scanning microscope 11 Objective lens 17 Photo detector 19 Sample 23 Cylindrical lens (curvature lens)
29 Micromirror (micro light modulation element)

Claims (10)

光源と、
2次元配列された複数の微小光変調要素を備え、オン状態に作動される該微小光変調要素を一方向に切り替える微小光変調要素アレイと、
前記光源から発せられ、前記微小光変調要素アレイを通過した照明光を集光して試料に照射する対物レンズと、
少なくとも1次元配列された複数の画素を有し、前記試料からの光を検出する光検出器と、
前記光源と前記微小光変調要素アレイとの間に配置され、光軸と直交する2軸方向に曲率が異なるとともに、前記微小光変調要素の切替方向と直交する方向の照射幅を制限して前記照明光を前記微小光変調要素アレイに照射する異曲率レンズを有し、該異曲率レンズを光軸方向に移動可能に構成したアスペクト比変換光学系とを備え、
前記微小光変調要素アレイが、前記対物レンズの試料側焦点位置と光学的に共役な位置に配置され、
前記異曲率レンズが、前記アスペクト比変換光学系の前記微小光変調要素アレイ側に設けられ、光線の光軸に対する角度を一定に保ちながら前記照明光を前記微小光変調要素アレイに照射する走査型顕微鏡。
A light source;
A micro light modulation element array comprising a plurality of micro light modulation elements arranged two-dimensionally and switching the micro light modulation elements activated in an ON state in one direction;
An objective lens that collects the illumination light emitted from the light source and passed through the micro light modulation element array and irradiates the sample;
A photodetector having a plurality of pixels arranged at least one-dimensionally and detecting light from the sample;
It is disposed between the light source and the minute light modulation element array, has a different curvature in two axial directions perpendicular to the optical axis, and restricts an irradiation width in a direction perpendicular to the switching direction of the minute light modulation elements. An aspect ratio conversion optical system that includes an irregular curvature lens that irradiates illumination light onto the micro light modulation element array, and the irregular curvature lens is configured to be movable in the optical axis direction;
The micro light modulation element array is disposed at a position optically conjugate with a sample-side focal position of the objective lens;
The irregular curvature lens is provided on the minute light modulation element array side of the aspect ratio conversion optical system, and irradiates the illumination light to the minute light modulation element array while keeping an angle with respect to the optical axis of a light beam constant. microscope.
前記対物レンズの瞳径に応じて、前記異曲率レンズの位置を光軸方向に移動させる制御部を備える請求項1に記載の走査型顕微鏡。   The scanning microscope according to claim 1, further comprising a control unit that moves the position of the different curvature lens in the optical axis direction according to the pupil diameter of the objective lens. 前記制御部が、前記異曲率レンズを前記対物レンズの瞳径と対応付けられた光軸上の所定の位置に移動させる請求項2に記載の走査型顕微鏡。   The scanning microscope according to claim 2, wherein the control unit moves the irregular curvature lens to a predetermined position on an optical axis associated with a pupil diameter of the objective lens. 光源と、
2次元配列された複数の微小光変調要素を備え、オン状態に作動される該微小光変調要素を一方向に切り替える微小光変調要素アレイと、
前記光源から発せられ、前記微小光変調要素アレイを通過した照明光を集光して試料に照射する対物レンズと、
少なくとも1次元配列された複数の画素を有し、前記試料からの光を検出する光検出器と、
前記光源と前記微小光変調要素アレイとの間に配置され、光軸と直交する2軸方向に曲率が異なるとともに、前記微小光変調要素の切替方向と直交する方向の照射幅を制限して前記照明光を前記微小光変調要素アレイに照射する互いに異なる照射幅の複数の異曲率レンズを有し、該複数の異曲率レンズを択一的に切替可能に構成したアスペクト比変換光学系とを備え、
前記微小光変調要素アレイが、前記対物レンズの試料側焦点位置と光学的に共役な位置に配置され、
前記複数の異曲率レンズが、前記アスペクト比変換光学系の前記微小光変調要素アレイ側に設けられ、光線の光軸に対する角度を一定に保ちながら前記照明光を前記微小光変調要素アレイに照射する走査型顕微鏡。
A light source;
A micro light modulation element array comprising a plurality of micro light modulation elements arranged two-dimensionally and switching the micro light modulation elements activated in an ON state in one direction;
An objective lens that collects the illumination light emitted from the light source and passed through the micro light modulation element array and irradiates the sample;
A photodetector having a plurality of pixels arranged at least one-dimensionally and detecting light from the sample;
It is disposed between the light source and the minute light modulation element array, has a different curvature in two axial directions perpendicular to the optical axis, and restricts an irradiation width in a direction perpendicular to the switching direction of the minute light modulation elements. An aspect ratio conversion optical system having a plurality of different curvature lenses with different irradiation widths for irradiating illumination light onto the minute light modulation element array, and configured to selectively switch the plurality of different curvature lenses. ,
The micro light modulation element array is disposed at a position optically conjugate with a sample-side focal position of the objective lens;
Wherein the plurality of different curvatures lens, before SL provided in the micro-optical modulation element array side of the aspect ratio conversion optical system, irradiating the illumination light while maintaining its angle to the optical axis of the light beam constant at the micro-optical modulation element array Scanning microscope.
前記アスペクト比変換光学系が、前記光線の光軸と平行な回転軸を有する回転部を備え、
前記照射幅の異なる複数の異曲率レンズが、前記回転部において前記回転軸から等しい距離に配置されている請求項4に記載の走査型顕微鏡。
The aspect ratio conversion optical system includes a rotation unit having a rotation axis parallel to the optical axis of the light beam,
The scanning microscope according to claim 4, wherein the plurality of different curvature lenses having different irradiation widths are arranged at an equal distance from the rotation axis in the rotation unit.
前記対物レンズの瞳径の情報を検知するとともに、前記対物レンズの瞳径に応じて前記回転部の回転角度を調節する回転制御部を備える請求項5に記載の走査型顕微鏡。   The scanning microscope according to claim 5, further comprising a rotation control unit that detects information on a pupil diameter of the objective lens and adjusts a rotation angle of the rotation unit according to the pupil diameter of the objective lens. 前記微小光変調要素アレイと前記対物レンズとの間に配置され、前記照明光を前記微小光変調要素の切替方向と直交する方向に走査するスキャン手段を備える請求項1から請求項6のいずれかに記載の走査型顕微鏡。   7. The scanning device according to claim 1, further comprising a scanning unit that is disposed between the minute light modulation element array and the objective lens and scans the illumination light in a direction orthogonal to a switching direction of the minute light modulation element. A scanning microscope according to 1. 前記対物レンズが、さらに前記試料から戻る光を集光し、
前記微小光変調要素アレイと前記光検出器との間に、前記微小光変調要素アレイを介して戻る光を前記スキャン手段と同期して同じ方向に走査する他のスキャン手段を備える請求項7に記載の走査型顕微鏡。
The objective lens further collects light returning from the sample,
8. The apparatus according to claim 7, further comprising: another scanning unit that scans light returning through the micro light modulation element array in the same direction in synchronization with the scanning unit between the micro light modulation element array and the photodetector. The scanning microscope described.
前記光源がレーザ光源である請求項1から請求項8のいずれかに記載の走査型顕微鏡。   The scanning microscope according to any one of claims 1 to 8, wherein the light source is a laser light source. 前記微小光変調要素が、マイクロミラーである請求項1から請求項9のいずれかに記載の走査型顕微鏡。   The scanning microscope according to any one of claims 1 to 9, wherein the minute light modulation element is a micromirror.
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