JP5591073B2 - Microscope equipment - Google Patents
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Description
本発明は、顕微鏡装置に関するものである。 The present invention relates to a microscope apparatus.
従来、デフォーマブルミラーによって波面を変形させたレーザ光をガルバノミラーユニットを経由して対物レンズに入射させる走査型共焦点顕微鏡装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。この装置は、デフォーマブルミラーの反射面を変化させることにより、レーザ光の集光点が深さ方向に変化するように構成されている。
また、ガルバノミラーが揺動されることにより、レーザ光が対物レンズの瞳中心からずれて、レンズ枠等によって蹴られ、光量不足による表示ムラが発生することを防止するために、ガルバノミラーの揺動に同期してガルバノミラーを光軸方向に平行移動させるスキャナ装置が知られている(例えば、特許文献2参照。)。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a scanning confocal microscope apparatus in which laser light whose wavefront is deformed by a deformable mirror is incident on an objective lens via a galvanometer mirror unit (see, for example, Patent Document 1). This apparatus is configured such that the condensing point of the laser light changes in the depth direction by changing the reflecting surface of the deformable mirror.
In addition, when the galvano mirror is oscillated, the laser beam is shifted from the center of the pupil of the objective lens and is kicked by the lens frame, etc. There is known a scanner device that translates a galvanometer mirror in the optical axis direction in synchronization with movement (see, for example, Patent Document 2).
そして、ガルバノミラーに入射される光が平面波である場合には、特許文献2に開示されているスキャナ装置により、対物レンズの瞳中心にレーザ光を入射させ続けることができ、そのときの集光性能を維持することができる。
When the light incident on the galvanometer mirror is a plane wave, the scanner device disclosed in
しかしながら、対物レンズの入射瞳位置に入射される光が平面波ではなく、特許文献1に開示されているように波面変調された光である場合には、特許文献2に開示されている方法では、ガルバノミラーを平行移動させることによってレーザ光の光路長が変動するため、対物レンズの瞳位置と光学的に共役な位置が変動し、レーザ光の集光性能が変化してしまうという問題がある。この問題は、対物レンズの入射瞳位置に入射される光が平面波である場合にも厳密には生じ得るが、波面変調された光の場合には集光性能を劣化させる影響が比較的大きい。
However, when the light incident on the entrance pupil position of the objective lens is not a plane wave but a wavefront modulated light as disclosed in
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、光源から導かれてきた照明光の標本への集光性能を変化させることなく、標本上において照明光を2次元的に走査することができる顕微鏡装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and two-dimensionally scans illumination light on a specimen without changing the light condensing performance of the illumination light guided from the light source onto the specimen. It aims at providing the microscope device which can do.
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、光源からの照明光の略平面波が入射し、その波面を変調する、対物光学系の瞳位置と共役な位置に配置された空間光変調素子と、非平行な2つの軸線回りにそれぞれ揺動する2枚のミラーを有し、前記空間光変調素子により波面が変調された照明光を2次元的に走査するスキャナと、該スキャナにおける像を前記対物光学系の瞳位置にリレーするリレー光学系と、前記ミラーの揺動に応じて、前記空間光変調素子上の像を形成する前記波面の変調領域を移動させる変調領域調節部と、該変調領域調節部による前記変調領域の移動に応じて、前記光源から前記空間光変調素子に入射される前記照明光の光線を該光線に交差する方向に移動させる光線シフト機構とを備え、前記変調領域調節部が、前記空間光変調素子上の像を固定して前記ミラーを揺動させたと仮定した場合における前記リレー光学系により前記対物光学系の瞳位置にリレーされる像の移動方向とは逆方向に、前記ミラーを停止させた状態を仮定した場合における前記対物光学系の瞳位置の像が移動するように前記変調領域を移動させ、前記光線シフト機構が、前記変調領域調節部によって移動された前記空間光変調素子の前記変調領域と前記空間光変調素子上の前記照明光により照明される照明領域とが一致するように前記照明光の前記光線を移動させる顕微鏡装置を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The present invention includes a spatial light modulation element disposed at a position conjugate to the pupil position of an objective optical system, which receives a substantially plane wave of illumination light from a light source and modulates the wavefront thereof , and around two non-parallel axes. has two mirrors that swings each relay a scanner that scans the illumination light wavefront is modulated two-dimensionally by the spatial light modulator, an image in the scanner pupil position of the objective optical system A relay optical system; a modulation area adjustment unit that moves a modulation area of the wavefront that forms an image on the spatial light modulation element according to the swing of the mirror; and the movement of the modulation area by the modulation area adjustment unit And a light beam shift mechanism that moves the light beam of the illumination light incident on the spatial light modulation element from the light source in a direction intersecting the light beam, and the modulation area adjustment unit includes the spatial light modulation element. Fixing the image above In the case where it is assumed that the mirror is stopped in the direction opposite to the moving direction of the image relayed to the pupil position of the objective optical system by the relay optical system when it is assumed that the mirror is swung. The modulation area is moved so that the image of the pupil position of the objective optical system is moved, and the light beam shift mechanism is moved by the modulation area adjustment unit. The modulation area of the spatial light modulation element and the spatial light modulation element There is provided a microscope apparatus for moving the light beam of the illumination light so that an illumination area illuminated by the illumination light above matches.
本発明によれば、空間光変調素子によって波面が変調された照明光がスキャナに導かれ、該スキャナから出射された照明光がリレー光学系を介して対物光学系に導かれ、対物光学系によって標本上に集光される。このとき、スキャナにおける像はリレー光学系によって対物光学系の瞳位置にリレーされる。スキャナを構成する2枚のミラーは、平行でない2つの軸線回りにそれぞれ揺動させられるので、照明光は標本上において2次元的に走査される。 According to the present invention, the illumination light whose wavefront is modulated by the spatial light modulation element is guided to the scanner, and the illumination light emitted from the scanner is guided to the objective optical system via the relay optical system. Focused on the specimen. At this time, the image in the scanner is relayed to the pupil position of the objective optical system by the relay optical system. Since the two mirrors constituting the scanner are swung around two axes that are not parallel, the illumination light is scanned two-dimensionally on the specimen.
この場合において、空間光変調素子における像が固定されていると、スキャナを構成する2枚のミラーの内、対物光学系の瞳位置と光学的に共役な位置に配置されていないミラーが揺動させられることにより、対物光学系の瞳位置にリレーされる像が光軸に交差する方向に移動させられる。本発明によれば、変調領域調節部が、ミラーの揺動に応じて空間光変調素子上の像を形成する波面の変調領域を移動させることにより、対物光学系の瞳位置にリレーされる像の移動を打ち消して、停止させることができる。 In this case, if the image on the spatial light modulator is fixed, of the two mirrors constituting the scanner, the mirror which is not arranged at a position optically conjugate with the pupil position of the objective optical system is swung. As a result, the image relayed to the pupil position of the objective optical system is moved in the direction intersecting the optical axis. According to the present invention, an image relayed to the pupil position of the objective optical system by the modulation area adjustment unit moving the modulation area of the wavefront forming the image on the spatial light modulation element according to the swing of the mirror. Can be canceled and stopped.
この場合に、光路長の変動を伴わないので、スキャナにおける像の位置から対物光学系の瞳位置までのリレー関係が変化しない。したがって、リレーする照明光の波面が平面波とは限らない場合においても、空間光変調素子で変調することによりスキャナにおいて形成された波面を対物光学系の瞳位置に正確にリレーし、集光性能の低下を防止することができる。 In this case, since there is no fluctuation in the optical path length, the relay relationship from the image position in the scanner to the pupil position of the objective optical system does not change. Therefore, even when the wavefront of the illumination light to be relayed is not necessarily a plane wave, the wavefront formed in the scanner is accurately relayed to the pupil position of the objective optical system by modulating with the spatial light modulation element, and the light collection performance is improved. A decrease can be prevented.
さらに、波面変調領域の移動に追従させて空間光変調素子上に照射される照明光の照射位置を光線シフト機構が移動させることにより、波面変調領域が移動する領域全体を含むように空間光変調素子上の広い範囲を照明する必要がない。すなわち、照明光の光束径を波面変調領域の大きさまで絞ることにより照明光の光密度を高め、照明効率を向上することができる。 Furthermore, the light shift mechanism moves the irradiation position of the illumination light that is irradiated onto the spatial light modulation element following the movement of the wavefront modulation area, so that the spatial light modulation includes the entire area where the wavefront modulation area moves. There is no need to illuminate a wide area on the device. That is, the light density of the illumination light can be increased and the illumination efficiency can be improved by narrowing the luminous flux diameter of the illumination light to the size of the wavefront modulation region.
上記発明においては、前記光源と前記空間光変調素子との間の光路上に配置され、前記光源からの前記照明光を前記空間光変調素子へ偏向する可動ミラーを備え、前記光線シフト機構が、前記可動ミラーを、入射される前記光線に平行な方向に移動させてもよい。
また、上記発明においては、前記光源と前記空間光変調素子との間の光路上に配置され、前記光線を屈折させる屈折率を有する平行平板を備え、前記光線シフト機構が、前記平行平板を前記光線に交差する揺動軸線回りに揺動させてもよい。
このようにすることで、可動ミラーまたは平行平板を移動または揺動させるだけの簡便な構成で照明光の光線を移動させることができる。
In the above invention, the light beam shift mechanism is provided on a light path between the light source and the spatial light modulation element, and includes a movable mirror that deflects the illumination light from the light source to the spatial light modulation element. The movable mirror may be moved in a direction parallel to the incident light beam.
Further, in the above invention, a parallel plate disposed on an optical path between the light source and the spatial light modulator and having a refractive index for refracting the light beam, the light beam shift mechanism includes You may rock | fluctuate the rocking | fluctuation axis line which cross | intersects a light beam.
By doing in this way, the light beam of illumination light can be moved with the simple structure which only moves or rocks a movable mirror or a parallel plate.
また、上記発明においては、前記リレー光学系が、前記2枚のミラーの内、より高速に揺動させられているミラーの揺動軸線上における像をリレーしてもよい。
このようにすることで、変調領域調節部および光線シフト機構は揺動速度が遅い方のミラーの揺動に合わせて波面変調領域および光線を移動させれば足りる。これにより、より容易に、対物光学系の瞳位置における像の移動に対して、波面変調領域および空間光変調素子上の照明領域の移動を一致させることができる。
In the above invention, the relay optical system may relay an image on the swing axis of the mirror that is swung at a higher speed among the two mirrors.
By doing so, it is sufficient for the modulation area adjusting unit and the light beam shift mechanism to move the wavefront modulation area and the light beam in accordance with the oscillation of the mirror having the slower oscillation speed. Thereby, the movement of the wavefront modulation area and the illumination area on the spatial light modulation element can be matched with the movement of the image at the pupil position of the objective optical system more easily.
本発明によれば、光源から導かれてきた照明光の標本への集光性能を変化させることなく、標本上において照明光を2次元的に走査することができるという効果を奏する。 According to the present invention, the illumination light can be two-dimensionally scanned on the specimen without changing the light collection performance of the illumination light guided from the light source onto the specimen.
本発明の一実施形態に係る顕微鏡装置1について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る顕微鏡装置1は、図1に示されるように、レーザ光(照明光)Lを発生する光源2と、光源2から発せられたレーザ光Lの波面を略平面波に変換するコリメータレンズ3と、略平面波に変換されたレーザ光Lの波面を変調する波面変調部4と、コリメータレンズと波面変調部との間に配置された可動ミラー5と、波面変調部4によって波面が変調されたレーザ光Lをリレーする第1のリレー光学系6と、該第1のリレー光学系6によってリレーされたレーザ光Lを2次元的に走査するスキャナ7と、該スキャナ7により走査されたレーザ光Lをリレーする第2のリレー光学系8と、該第2のリレー光学系8によってリレーされたレーザ光Lを集光する対物光学系9と、波面変調部4、可動ミラー5およびスキャナ7を制御する制御部10と、対物光学系9により集光された標本Aからの蛍光を検出する光検出器11とを備えている。図中、符号12は、スライドガラス上に載置された標本Aを搭載するステージである。
A
As shown in FIG. 1, the
光源2から放射されたレーザ光Lは、コリメータレンズ3によって略平面波に変換された後、可動ミラー5によって波面変調部4へ向けて反射される。
可動ミラー5は、図2に示されるように、モータ5aによって、光源2からのレーザ光Lの入射軸線に平行な方向に前後に平行移動可能に設けられている。可動ミラー5が移動することにより、反射されたレーザ光(光線)Lは光軸に交差する方向に平行移動させられる。
The laser light L emitted from the
As shown in FIG. 2, the
波面変調部4は、可動ミラー5により反射されたレーザ光Lを反射するプリズム13と、該プリズム13により反射されたレーザ光Lを反射し、その際に、その表面形状に従う形態にレーザ光Lの波面を変調してプリズム13に戻す反射型の空間光変調素子14とを備えている。
The
プリズム13により反射されたレーザ光Lは空間光変調素子14によって同じプリズム13に戻るように光路が折り返され、プリズム13によって光源2からのレーザ光Lと平行な光軸の光路に戻されるようになっている。ここで、可動レンズ5が移動させられたときに、プリズム13に入射されるレーザ光Lの位置が移動し、空間光変調素子14に入射されるレーザ光Lの位置およびプリズム13から射出されるレーザ光Lの位置も、光軸に交差する方向に平行移動する。
The optical path of the laser light L reflected by the
空間光変調素子14は、制御部10からの形状指令信号によって、その表面形状を任意に変化させることができるセグメントタイプのMEMSによって構成されている。空間光変調素子14と対物光学系9の入射瞳位置とは光学的に共役な位置関係に配置されている。
The
スキャナ7は、図3に示されるように、捻れの位置に配置される2つの揺動軸線S1,S2回りにそれぞれ揺動可能に設けられた2つのミラー7a,7bを備えている。一方の揺動軸線S1は、他方の揺動軸線S2に直交する平面内に配置されている。これにより、上記平面に沿う一方向から見ると、図1に示されるように、2つの揺動軸線S1,S2は相互に直交して配置されている。
As shown in FIG. 3, the
一方のミラー7aの揺動速度は、他方のミラー7bの揺動速度に対して十分に速く設定されている。高速側のミラー7aはレーザ光Lの標本A上における走査のために使用され、低速側のミラー7bはレーザ光Lの標本A上における走査位置を送るために使用される。図中、符号7c,7dは各ミラー7a,7bを揺動動作させるためのモータ、符号15はミラーである。
高速側のミラー7aは、図3に示されるように、対物光学系9の入射瞳位置と光学的に共役な位置に配置されている。図3におけるハッチングは、高速側のミラー7aが対物光学系9の入射瞳位置と光学的に共役な位置に配置されていることを示している。
The swing speed of one
As shown in FIG. 3, the high-
第1のリレー光学系6および第2のリレー光学系8は、複数のレンズにより構成されている。第1のリレー光学系6は、空間光変調素子14の表面に形成された像を高速側のミラー7aの表面にリレーするように構成されている。第2のリレー光学系8は、高速側のミラー7aの表面に形成された像を対物光学系9の入射瞳位置にリレーするように構成されている。
The first relay
図1において、符号16はレーザ光Lを反射し蛍光を透過するダイクロイックミラー、符号17は集光レンズである。ダイクロイックミラー16を透過した蛍光は集光レンズ17によって集光され、光検出器11によって検出されるようになっている。光検出器11によって検出された蛍光の強度と、その検出時のスキャナ7によるレーザ光Lの走査位置情報とを対応づけて記憶しておくことにより、2次元的な蛍光画像を取得することができるようになっている。
In FIG. 1,
制御部10は、空間光変調素子14の変調領域Bにおける表面形状が予め設定された形状となるように、空間光変調素子14に対して形状指令信号を出力するようになっている。空間光変調素子14の変調領域Bの表面形状は、該変調領域Bに入射された平面波の波面を変調して、対物光学系9の焦点位置において1点に集光させることができるような表面形状であり、各種光学系の収差や標本Aにおける屈折率分布等を考慮して、予め算出あるいは測定しておくことができる。
The
また、制御部10は、スキャナ7の各ミラー7a,7bを揺動させるモータ7c,7dに対して、揺動角度を指令する角度指令信号を出力する。そして、制御部10は、この角度指令信号に同期して、上記のような表面形状を実現する変調領域Bを、図4に矢印Dに示されるように移動させる移動指令信号を出力するようになっている。
Further, the
具体的には、空間光変調素子14の変調領域Bを固定して低速側のミラー7bを揺動させたと仮定したときに対物光学系9の入射瞳位置におけるレーザ光Lの像の移動方向とは逆方向に、低速側のミラー7bを固定したと仮定した状態でレーザ光Lの像を移動させるように、ミラー7bの揺動に応じて空間光変調素子14における波面の変調領域Bを移動させるようになっている。
Specifically, when it is assumed that the modulation region B of the spatial
さらに、制御部10は、空間光変調素子14への変調領域Bの移動指令信号に同期させて、可動ミラー5を平行移動させる移動指令信号をモータ5aに対して出力するようになっている。
Further, the
具体的には、制御部10は、空間光変調素子14上のレーザ光Lの照明領域Cを、図4に示される変調領域Bの移動に追従させて照明領域Cと変調領域Bとが一致するように、可動ミラー5によって反射されたレーザ光Lをその光軸に交差する方向に平行移動させる移動指令信号を出力する。ここで、モータ5aによって可動ミラー5を移動させるべき位置は、設計値に基づいて、または、測定することにより予め算出しておけばよい。レーザ光Lは、照明領域Cが変調領域B全体を覆いつつできるだけ小さい直径を有するように、図示しないビームエキスパンダなどによってビーム径が絞られている。
Specifically, the
このように構成された本実施形態に係る顕微鏡装置1の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る顕微鏡装置1を用いて標本Aの蛍光観察を行うには、制御部10から空間光変調素子14に対して変調領域Bにおける表面形状を指令する形状指令信号を出力した状態で、光源2において発生させたレーザ光Lをコリメータレンズ3を介して略平面波とし、可動ミラー5によって反射させることにより、波面変調部4に入射させる。
The operation of the
In order to perform fluorescence observation of the specimen A using the
波面変調部4に入射されたレーザ光Lは、プリズム13によって反射されて空間光変調素子14に入射される。空間光変調素子14には、変調領域Bを含む照明領域Cにレーザ光Lが照射され、変調領域Bに入射された部分のレーザ光Lのみが波面を変調され、プリズム13によって反射されて第1のリレー光学系6に入射される。
The laser beam L incident on the
第1のリレー光学系6は、空間光変調素子14の変調領域Bの像を、これと光学的に共役な位置に配置されたスキャナ7の高速側のミラー7a面上にリレーする。スキャナ7においては、高速側のミラー7aが揺動させられることにより、反射されたレーザ光Lが走査方向に揺動させられ、低速側のミラー7bが揺動させられることにより、反射されたレーザ光Lが送り方向に揺動させられる。これにより、レーザ光Lが2次元的に走査される。
The first relay
スキャナ7により走査されたレーザ光Lは、第2のリレー光学系8に入射される。
第2のリレー光学系8は、高速側のミラー7a面上に形成されたレーザ光Lの像を、これと光学的に共役な位置に配置されている対物光学系9の入射瞳位置にリレーする。
このようにすることで、空間光変調素子14の変調領域Bの像が、対物光学系9の入射瞳位置にリレーされる。
The laser beam L scanned by the
The second relay optical system 8 relays the image of the laser light L formed on the surface of the
By doing so, the image of the modulation region B of the spatial
この場合において、仮に、空間光変調素子14における変調領域Bを固定したままの状態で、スキャナ7を作動させると、低速側のミラー7bの揺動に従って、対物光学系9の入射瞳位置にリレーされたレーザ光Lの像が光軸に交差する方向に直線的に移動する。この移動方向をP方向、移動量をΔPとする。逆に、スキャナ7の低速側のミラー7bを停止させた状態で空間光変調素子14における変調領域Bを矢印Dのように移動させることとしても、対物光学系9の入射瞳位置にリレーされるレーザ光Lの像が光軸に交差する方向に直線的に移動する。この移動方向をQ方向、移動量をΔQとする。
In this case, if the
本実施形態においては、制御部10が、P方向とQ方向とが逆方向となり、かつ、ΔP=ΔQとなるように、空間光変調素子14の変調領域Bを移動させるので、低速側のミラー7bの揺動に拘わらず、対物光学系9の入射瞳位置にリレーされるレーザ光Lの像を静止させた状態に維持することができる。入射瞳位置に入射するレーザ光Lが光軸に交差する方向に変動しないので、入射瞳全体にわたるようにレーザ光Lを入射させることができ、最大限に明るい照明を行うことができる。
In the present embodiment, the
また、この場合において、スキャナ7のミラー7a,7bの揺動によっても、対物光学系9の入射瞳位置における像が移動しないようにするために、空間光変調素子14における変調領域Bをレーザ光Lの光軸に交差する方向に移動させるので、空間光変調素子14から対物光学系9の入射瞳位置までの光路長が変化せず、空間光変調素子14から対物光学系9の入射瞳位置までのリレー関係を変化させずに済むという利点がある。したがって、リレーするレーザ光Lの波面が平面波とは限らない場合においても、空間光変調素子14で変調した波面を対物光学系9の入射瞳位置に正確にリレーし、集光性能の低下を防止することができる。
Further, in this case, in order to prevent the image at the entrance pupil position of the objective optical system 9 from moving due to the swing of the
これにより、各種光学系の収差や、標本A内の屈折率分布等によって発生する収差が補償され、対物光学系9によって標本A内の所望の1点にレーザ光Lを精度良く集光させることができるという利点がある。光源2から発生されるレーザ光Lを極短パルスレーザ光とすれば、対物光学系9の焦点位置のみにおいて多光子励起効果によって蛍光を発生させ、鮮明な蛍光画像を取得することが可能となる。
As a result, aberrations caused by various optical systems, refractive index distribution in the specimen A, and the like are compensated, and the laser light L is accurately focused on a desired point in the specimen A by the objective optical system 9. There is an advantage that can be. If the laser light L generated from the
また、図5に示されるように、空間光変調素子14上において、変調領域Bを含み、該変調領域Bが移動する領域全体を覆う広い領域にレーザ光Lが照射されるようにしても、対物光学系9の入射瞳位置に像を静止させることが可能である。これに対して、本実施形態によれば、照明領域Cを波面変調領域Bの移動に追従させることにより、レーザ光Lのビーム径を変調領域Bの直径まで小さく絞ることが可能となる。すなわち、レーザ光Lの光密度を高めて標本Aをより明るく照明することができる。
Further, as shown in FIG. 5, on the spatial
また、本実施形態においては、スキャナ7を構成する高速側のミラー7aの揺動軸線S1上を、空間光変調素子14の表面および対物光学系9の入射瞳位置と光学的に共役な位置に設定したので、高速側のミラー7aの揺動に応じた変調領域Bの移動を行わずに済む。
In the present embodiment, the oscillation axis S1 of the high-
したがって、空間光変調素子14およびモータ5aはそれぞれ、高速側のミラー7aと比較して十分に速度の遅い低速側のミラー7bの揺動に応じて変調領域Bまたは可動ミラー5を移動させれば足り、応答性は低くてよい。すなわち、ミラー7a,7bの揺動による対物光学系9の入射瞳位置に入射されるレーザ光Lの像の変位をより確実に防止することができ、また、変調領域Bの移動に対してレーザ光Lの照明領域Cをより正確に追従させることができる。
また、空間光変調素子14を移動させるのではなく、空間光変調素子14上の変調領域Bを移動させるので、振動を伴わずに高速に移動させることができる。
Therefore, if the spatial
Further, since the spatial
なお、本実施形態においては、対物光学系9の入射瞳位置と光学的に共役な位置をスキャナ7の高速側のミラー7aの揺動軸線S1上に配置することとしたが、これに代えて、図6に示されるように、2つのミラー7a,7bの間に配置してもよい。図中、ハッチングは、対物光学系9の入射瞳位置と光学的に共役な位置を示している。
In this embodiment, the position optically conjugate with the entrance pupil position of the objective optical system 9 is arranged on the swing axis S1 of the
このようにすることで、対物光学系9の入射瞳位置にリレーされるレーザ光Lの像は、2つのミラー7a,7bのいずれの揺動によっても影響を受ける。したがって、像を静止させておくためには、もう1つの図示しない可動ミラーを設けて、図7に示されるように、矢印D方向のみならず、これに直交する矢印E方向にも変調領域Bを移動させる必要がある。
By doing in this way, the image of the laser beam L relayed to the entrance pupil position of the objective optical system 9 is affected by the swinging of the two
その一方で、対物光学系9の入射瞳位置と光学的に共役な位置を2つのミラー7a,7bの間に配置することで、ミラー7a,7bのそれぞれの揺動による対物光学系9の入射瞳位置にリレーされる像の一方向の移動量は小さくなる。したがって、上記実施形態と比較して、変調領域Bの移動範囲が小さくなり、可動ミラー5の移動をより狭い範囲で済ますことができる。特に、対物光学系9の入射瞳位置と光学的に共役な位置が、2つのミラー7a,7bのちょうど中間に配置された場合には、2つのミラー7a,7bの一方に配置された場合に比べて、対物光学系9の入射瞳位置にリレーされる像の一方向の移動量を半分にすることができる。
On the other hand, by placing a position optically conjugate with the entrance pupil position of the objective optical system 9 between the two
また、本実施形態においては、可動ミラー5によって波面変調部4に入射されるレーザ光Lを平行移動させることとしたが、これに代えて、図8に示されるように、光源2から空間光変調素子14までの光路の途中位置に平行平板18を配置し、該平行平板18をレーザ光Lの光軸に垂直に交差する揺動軸線S3回りに揺動させることにより、レーザ光Lを平行移動させることとしてもよい。
In the present embodiment, the laser beam L incident on the
平行平板18は、入射されたレーザ光Lを屈折させる屈折率を有する材料からなるものが用いられる。符号18aは、制御部10からの揺動指令信号に従って平行平板18を揺動させるモータを示している。
このようにしても、簡便な構成で空間光変調素子14上の照明領域Cを移動させることができる。
The
Even in this case, the illumination area C on the spatial
また、本実施形態においては、空間光変調素子14として、その表面形状を変化させるセグメントタイプのMEMSミラーを例示したが、これに代えて、他の任意の空間光変調素子14、例えば、液晶素子、デフォーマブルミラー等でもよい。
In the present embodiment, a segment type MEMS mirror that changes the surface shape is exemplified as the spatial
1 顕微鏡装置
2 光源
3 コリメータレンズ
4 波面変調部
5 可動ミラー(光線シフト機構)
5a モータ
6 第1のリレー光学系
7 スキャナ
7a,7b ミラー
7c,7d モータ
8 第2のリレー光学系(リレー光学系)
9 対物光学系
10 制御部(変調領域調節部、光線シフト機構)
11 光検出器
12 ステージ
13 プリズム
14 空間光変調素子
15 ミラー
16 ダイクロイックミラー
17 集光レンズ
18 平行平板
A 試料
B 変調領域
C 照明領域
L レーザ光(照明光、光線)
S1〜S3 揺動軸線(軸線)
DESCRIPTION OF
9 Objective
11
S1 to S3 Oscillation axis (axis)
Claims (4)
非平行な2つの軸線回りにそれぞれ揺動する2枚のミラーを有し、前記空間光変調素子により波面が変調された照明光を2次元的に走査するスキャナと、
該スキャナにおける像を前記対物光学系の瞳位置にリレーするリレー光学系と、
前記ミラーの揺動に応じて、前記空間光変調素子上の像を形成する前記波面の変調領域を移動させる変調領域調節部と、
該変調領域調節部による前記変調領域の移動に応じて、前記光源から前記空間光変調素子に入射される前記照明光の光線を該光線に交差する方向に移動させる光線シフト機構とを備え、
前記変調領域調節部が、前記空間光変調素子上の像を固定して前記ミラーを揺動させたと仮定した場合における前記リレー光学系により前記対物光学系の瞳位置にリレーされる像の移動方向とは逆方向に、前記ミラーを停止させた状態を仮定した場合における前記対物光学系の瞳位置の像が移動するように前記変調領域を移動させ、
前記光線シフト機構が、前記変調領域調節部によって移動された前記空間光変調素子の前記変調領域と前記空間光変調素子上の前記照明光により照明される照明領域とが一致するように前記照明光の前記光線を移動させる顕微鏡装置。 A spatial light modulation element disposed at a position conjugate with the pupil position of the objective optical system, in which a substantially plane wave of illumination light from the light source is incident and modulates the wavefront;
A scanner that has two mirrors each swinging about two non-parallel axes, and that scans illumination light whose wavefront is modulated by the spatial light modulator in a two-dimensional manner;
A relay optical system for relaying an image in the scanner pupil position of the objective optical system,
A modulation region adjustment unit that moves a modulation region of the wavefront that forms an image on the spatial light modulation element in accordance with the swing of the mirror;
A light beam shift mechanism that moves the light beam of the illumination light incident on the spatial light modulation element from the light source in a direction intersecting the light beam in accordance with the movement of the modulation region by the modulation region adjustment unit;
The moving direction of the image relayed to the pupil position of the objective optical system by the relay optical system when it is assumed that the modulation area adjusting unit fixes the image on the spatial light modulation element and swings the mirror In the opposite direction, the modulation region is moved so that the image of the pupil position of the objective optical system moves when the state where the mirror is stopped is assumed,
The illumination light is adjusted so that the modulation region of the spatial light modulation element moved by the modulation region adjustment unit matches the illumination region illuminated by the illumination light on the spatial light modulation element. A microscope apparatus for moving the light beam.
前記光線シフト機構が、前記可動ミラーを、入射される前記照明光の光線に平行な方向に移動させる請求項1に記載の顕微鏡装置。 A movable mirror disposed on an optical path between the light source and the spatial light modulator, and deflecting the illumination light from the light source to the spatial light modulator;
The microscope apparatus according to claim 1, wherein the light beam shift mechanism moves the movable mirror in a direction parallel to a light beam of the incident illumination light.
前記光線シフト機構が、前記平行平板を前記光線に交差する揺動軸線回りに揺動させる請求項1に記載の顕微鏡装置。 A parallel plate disposed on an optical path between the light source and the spatial light modulator and having a refractive index that refracts the light beam;
The beam shifting mechanism, the microscope apparatus according to the parallel plate in claim 1, Ru is swung to swing axis line crossing the beams.
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