JP5722115B2

JP5722115B2 - 走査型顕微鏡装置

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Publication number: JP5722115B2
Application number: JP2011106500A
Authority: JP
Inventors: 隆広小山
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2011-05-11
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2015-05-20
Anticipated expiration: 2031-05-11
Also published as: JP2012237862A

Description

本発明は、走査型顕微鏡装置に関するものである。

従来、光路上に配置される一部の光学素子を交換して観察方法を切り替えた場合に、光路のずれにより生じる走査位置のずれを補正し、所望の位置にレーザ光を照射する走査型レーザ顕微鏡が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の走査型レーザ顕微鏡は、励起ダイクロイックミラー（以下、励起ＤＭという。）や合成ダイクロイックミラー（以下、合成ＤＭという。）等の複数の光学素子を光路に切換え挿入可能に保持する切換え手段と、切換え手段により光学素子を切替えた場合に発生する走査手段の走査位置の相対位置ずれに関する補正情報を組み合わせて記憶する記憶手段とを備え、光学素子を切替えた場合にその補正情報に基づいて走査手段の走査位置を補正することとしている。

特開２００５−３０８９８５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の走査型レーザ顕微鏡は、切換え手段により保持されている光学素子を実際に用いて走査手段の走査位置の補正情報を取得する調整を行い、これらの光学素子についてのみの補正情報を記憶している。そのため、観察時に新たな光学素子を追加する場合は、その都度新たな光学素子を用いて走査手段の走査位置の補正情報を取得する調整を行う必要があり、様々な観察条件に対して最適な観察方法を実現するには時間や手間が掛かるという不都合がある。

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、様々な観察条件に対して手間を掛けずに短時間で最適な観察方法を実現することができる走査型顕微鏡装置を提供することを目的とする。

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、光源から発せられた照明光を標本上で走査させる走査部と、該走査部により前記標本上で走査される前記照明光を反射する光学素子が取り付けられる複数の取付位置を有し、該取付位置に取り付けられた複数の前記光学素子を前記照明光の光路上に選択的に配置可能な素子切替部と、前記走査部により前記照明光が走査された前記標本の走査位置から戻る戻り光を検出する検出部と、前記素子切替部のいずれかの前記取付位置に対応する前記走査部による走査位置を基準走査位置として、他の前記取付位置に対応する前記走査部による走査位置の前記基準走査位置からの、これら取付位置自体の誤差に起因し前記光学素子自体の誤差に起因しないずれを補正する各前記取付位置に固有の補正量を示す補正情報を前記取付位置ごとに対応づけて記憶する記憶部と、新たな光学素子を前記取付位置に取り付けて前記光路上に配置した場合に、該新たな光学素子が取り付けられた前記取付位置に対応づけられて前記記憶部に記憶されている該取付位置に固有の前記補正情報に基づいて、前記走査部による走査位置が前記基準走査位置に一致するように該走査部を制御する走査制御部とを備える走査型顕微鏡装置を提供する。

本発明によれば、素子切替部により照明光の光路上に選択的に配置した光学素子により、光源から発せられた照明光を反射して走査部により標本上で走査し、標本の走査位置から戻る戻り光を検出部により検出することで、照明光の走査範囲における標本の画像情報を取得することができる。ここで、素子切替部により光路上に配置する光学素子を切り替えると、素子切替部の取付位置ごとの加工ばらつき等に起因する誤差に起因して、走査部により走査される照明光の走査位置にずれが生じる。

本発明は、記憶部に記憶した補正情報により、素子切替部のいずれかの取付位置に対応する走査部の基準走査位置からの、他の取付位置に対応する走査部による走査位置のずれを補正する補正量が分かる。したがって、新たな光学素子を取付位置に取り付けて光路上に配置した場合に、走査制御部により、その取付位置に対応づけられた補正情報に基づいて、走査部による走査位置が基準走査位置に一致するように走査部を制御することで、素子切替部の取付位置の誤差に起因する走査位置のずれを補正し、標本上で照明光を精度よく走査させることができる。

これにより、素子切替部に新たな光学素子を追加する際に、その光学素子に対応した走査部による走査位置の補正量を取得するための調整を行う必要がなく、予め設定した補正情報に基づいて、様々な観察条件に対して手間を掛けずに短時間で最適な観察方法を実現することができる。

上記発明においては、前記素子切替部が複数設けられ、新たな光学素子を少なくとも１つの前記素子切替部の前記取付位置に取り付けて前記光路上に配置した場合に、各前記素子切替部の前記光路上に配置されている前記取付位置に対応づけられて前記記憶部に記憶されている補正情報を合成する合成部を備え、前記走査制御部が、前記合成部により合成された補正情報に基づいて前記走査部を制御することとしてもよい。

このように構成することで、いずれかの素子切替部の取付位置に新たな光学素子を取り付けて光路上に配置した場合に、合成部により合成された補正情報に基づいて、光路上に配置されている各素子切替部の取付位置の誤差に起因する走査位置のずれを補正し、標本上で照明光を精度よく走査させることができる。したがって、複数の素子切替部を用いた比較的複雑な観察条件に対しても、簡易かつ迅速に最適な観察方法を実現することができる。

また、上記発明においては、前記素子切替部が、前記複数の取付位置を同心円状に配置した回転ターレットであることとしてもよい。
このように構成することで、回転ターレットを回転させるだけで、光路上に配置する光学素子を切り替えることができる。

また、上記発明においては、前記素子切替部が、前記複数の取付位置を直線状に配置したスライド機構であることとしてもよい。
このように構成することで、スライド機構を一方向にスライドさせるだけで、光路上に配置する光学素子を切り替えることができる。

また、上記発明においては、前記補正情報が、前記基準走査位置の画像情報に対する前記他の取付位置に対応する前記走査部の走査位置の画像情報のずれ量を前記補正量に換算して得られた値であることとしてもよい。
このように構成することで、予め素子切替部の各取付位置に同一の光学素子を取り付けて得られた画像情報どうしを比較するだけで、取付位置ごとの補正情報を得ることができる。

また、上記発明においては、前記補正情報が、前記いずれかの取付位置に取り付けた前記光学素子により反射される照明光の角度を示す角度データに対する、前記他の取付位置に取り付けた同一の前記光学素子により反射される照明光の角度を示す角度データの差分を前記補正量に換算して得られた値であることとしてもよい。
このように構成することで、走査型顕微鏡装置を用いて実際に画像情報を取得することなく、取付位置ごとの角度データを用いて補正情報を得ることができる。

また、上記発明においては、前記光学素子が、前記光源から発せられた照明光を反射し前記標本から戻る戻り光を透過するダイクロイックミラーであり、該ダイクロイックミラーを透過した前記戻り光を通過させるピンホールと、前記補正情報に基づいて、前記戻り光の光軸と前記ピンホールとが略一致するように、該戻り光の光軸とピンホールとの相対位置を調整する調整部とを備えることとしてもよい。

このように構成することで、調整部により、ダイクロイックミラーが取り付けられる素子切替部の取付位置ごとの誤差に起因するピンホールの像位置のずれも補正することができる。これにより、ピンホールを通過させた標本の焦点位置からの戻り光を精度よく検出することができる。

本発明によれば、様々な観察条件に対して手間を掛けずに短時間で最適な観察方法を実現することができるという効果を奏する。

本発明の第１実施形態に係る走査型顕微鏡装置の概略構成図である。図１の切替機構の概略構成図である。記憶部に記憶させる切替機構の取付位置ごとに対応づけた補正情報の一例を示す図である。本発明の第２実施形態に係る走査型顕微鏡装置の概略構成図である。図４の２つ目の切替機構の概略構成図である。図５の取付位置の縦断面図を示す図である。本発明の実施形態の第１変形例に係る切替機構の取付位置の角度データを取得する構成を示す図である。

〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係る走査型顕微鏡装置について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る走査型顕微鏡装置１００は、図１に示すように、レーザユニット１０と、レーザ走査型顕微鏡２０と、記憶部６５と、制御部６７（走査制御部）とを備えている。

レーザユニット１０は、レーザ光を発生する光源１１と、光源１１において発生したレーザ光のオンオフおよび波長選択を行う音響光学素子（ＡＯＴＦ）１３Ａ，１３Ｂと、光源１１から発せられ音響光学素子１３Ａ，１３Ｂを通過したレーザ光をレーザ走査型顕微鏡２０へ導く光ファイバ１５Ａ，１５Ｂとを備えている。

レーザ走査型顕微鏡２０は、観察光学系２１と、光刺激光学系３１と、これら観察光学系２１および刺激光学系３１の光路を合流させる合成ダイクロイックミラー（以下、「合成ＤＭ」という。）４１と、合成ＤＭ４１により合流された光路上に配置される結像レンズ４３、ミラー４５および対物レンズ４７と、標本Ｓにおいて発生した蛍光を検出する検出ユニット５１とを備えている。符号４９は標本Ｓを搭載するステージである。

観察光学系２１は、一方の光ファイバ１５Ａにより導光されてきたレーザ光を２次元的に走査する走査部２３と、走査部２３により走査されたレーザ光を集光して中間像を結像させる瞳投影レンズ２５と、レーザ光が走査された標本Ｓから瞳投影レンズ２５および走査部２３を介して戻る蛍光をレーザ光から分岐する励起ダイクロイックミラー（以下、「励起ＤＭ」という。）２６が取り付けられる切替機構（素子切替機構）２７とを備えている。

切替機構２７としては、例えば、図２に示すような円盤状の回転ターレットを用いることができる。切替機構２７には、励起ＤＭ２６が取り付けられる複数の取付位置２８が同心円状に配置されている（同図において、符合２８ａ〜２８ｈ。）。これらの取付位置２８ａ〜２８ｈには、標本Ｓに標識する蛍光色素と観察方法に合わせた分光特性を持つ複数種類の励起ＤＭ２６を取り付けることができるようになっている。この切替機構２７は、軸回りに回転することにより、レーザ光の光路上にいずれかの取付位置２８ａ〜２８ｈを選択的に配置することができるようになっている。

走査部２３は、例えば、相互に直交する軸線周りに揺動可能に支持された２枚のガルバノミラー２４ａ，２４ｂが対向して配置されて構成されている。２枚のガルバノミラー２４ａ，２４ｂの揺動角度を調節することにより、標本Ｓにおける観察用のレーザ光の照射位置を光軸に交差する方向に２次元的に移動させることができるようなっている。

刺激光学系３１は、他方の光ファイバ１５Ｂにより導光されてきたレーザ光を光軸に交差する方向に２次元的に走査させる走査部３３と、走査部３３により走査されたレーザ光を集光して中間像を結像させる瞳投影レンズ３５とを備えている。
走査部３３は、走査部２３と同様に、２枚のガルバノミラー３４ａ，３４ｂにより構成されている。

検出ユニット５１は、励起ＤＭ２６によりレーザ光から分岐された蛍光を集光する集光レンズ５３と、集光レンズ５３により集光された蛍光の光軸位置を調整する平行平板のような補正機構（調整部）５５と、蛍光の通過を制限するピンホール（ピンホール）５７と、ピンホール５７を通過した蛍光を波長に応じて反射または透過する分光ダイクロイックミラー（以下、「分光ＤＭ」という。）５９と、分光ＤＭ５９により分光された蛍光にそれぞれ含まれてくるレーザ光を遮断するバリアフィルタ６１Ａ，６１Ｂと、バリアフィルタ６１Ａ，６１Ｂによりレーザ光が除去された蛍光をそれぞれ検出する光検出器（検出部）６３Ａ，６３Ｂとを備えている。ピンホール５７は、対物レンズ４７の焦点面と光学的に共役な位置関係に配置されている。

記憶部６５は、走査部２３による走査位置のずれを補正する補正情報を記憶するようになっている。具体的には、切替機構２７により光路上に配置する励起ＤＭ２６を切り替えると、光路上に配置した励起ＤＭ２６が取り付けられている取付位置２８ａ〜２８ｈごとの加工ばらつきや回転時の面ぶれ等による誤差に起因して、走査部２３により走査されるレーザ光の走査位置にずれが生じることとがある。この場合において、励起ＤＭ２６等の光学素子単体の加工ばらつき等に起因する誤差は、走査部２３による走査位置のずれに対して無視できる程度である。

本実施形態においては、切替機構２７のいずれかの取付位置２８ａ〜２８ｈ、例えば、取付位置２８ａに対応する走査部２３による走査位置を基準走査位置とする。そして、基準走査位置に対する他の取付位置２８ｂ〜２８ｈに対応する走査部２３による走査位置のずれを補正する補正量を示す補正情報を、取付位置２８ａ〜２８ｈごとに対応づけて記憶部６５に記憶するようになっている。補正情報は、例えば、図３に示すように、取付位置２８ａに対応する走査部２３のガルバノミラー２４ａ，２４ｂの揺動角度（秒）に対する取付位置２８ｂ〜２８ｃに対応する走査部２３のガルバノミラー２４ａ，２４ｂの揺動角度（秒）の差分とする。

また、補正情報には、例えば、切替機構２７の取付位置２８ａに取り付けた基準ミラーを介して走査部２３により走査されたレーザ光の走査位置の画像情報に対する、他の取付位置２８ｂ〜２８ｈに取り付けた同一の基準ミラーを介して走査部２３により走査されたレーザ光の走査位置の画像情報のずれ量を補正量に換算して得られた値を用いることができる。

制御部６７は、切替機構２７が回転しレーザ光の光路上に配置される取付位置２８が切り替えられると、光路上に配置された取付位置２８の記憶部６５に記憶されている補正情報に基づいて、走査部２３による走査位置が基準走査位置に一致するように走査部２３を制御するようになっている。

このように構成された本実施形態に係る走査型顕微鏡装置１００の作用について以下に説明する。
最初に、標本Ｓの観察および光刺激の前提として、切替機構２７の取付位置２８ａ〜２８ｈごとの走査部２３による走査位置の補正情報を記憶部６５に記憶させる手順について説明する。
まず、対物レンズ４７によりステージ４９上に照射されるレーザ光の照射位置に、画像の中心が分かる基準サンプル（図示略）を載置し、切替機構２７の全ての取付位置２８ａ〜２８ｈに同一の基準ミラー（図示略）をそれぞれ取り付ける。

任意に選択したいずれか１つの取付位置２８（本実施形態においては取付位置２８ａ。）を基準とし、取付位置２８ａに取り付けてある基準ミラーを光路上に配置する。そして、光源１１からレーザ光を発して走査部２３による基準サンプル上の走査位置（基準走査位置）の座標を取得する。

続いて、切替機構２７を回転させて他の取付位置２８ｂに取り付けてある基準ミラーを光路上に配置し、走査部２３による走査位置を調整して、基準走査位置との相対位置ずれがなくなるような走査部２３の補正情報を取得し、記憶部６５に記憶させる。他の全ての取付位置２８ｃ〜２８ｈについても同様にして走査部２３の補正情報を取得し記憶部６５に記憶させる。取付位置２８ａ〜２８ｈに取り付けた基準ミラーは外しておく。記憶部６５に補正情報を記憶させる作業は、製造メーカにより走査型顕微鏡装置１００の出荷前に予め行っておくことが望ましい。

次に、観察光学系２１および刺激光学系３１による標本Ｓの観察について説明する。
まず、所定の蛍光色素を標識した標本Ｓをステージ４９上に載置し、標本Ｓの上方に対物レンズ４７を配置する。そして、切替機構２７の取付位置２８ａに取り付けられている励起ＤＭ２６を光路上に配置し、光源１１から観察用のレーザ光を発生させる。

観察用のレーザ光は、音響光学素子１３Ａによりそのオンオフ状態の切り替えおよび波長選択が行われ、光ファイバ１５Ａにより観察光学系２１へ導光される。観察光学系２１に導光されてきたレーザ光は、励起ＤＭ２６により反射されて走査部２３に入射され、走査部２３により２次元的に走査される。

走査部２３により走査されたレーザ光は、瞳投影レンズ２５および合成ＤＭ４１を透過し、結像レンズ４３により略平行光に変換された後、ミラー４５を介して対物レンズ４７に入射される。対物レンズ４７に入射されたレーザ光は焦点面に集光され、焦点位置に配置された標本Ｓに照射される。これにより、標本Ｓ内部に存在する蛍光物質が励起され蛍光が発生する。

標本Ｓにおいて発生した蛍光は、観察用のレーザ光とは逆の経路を辿って戻る。すなわち、蛍光は、対物レンズ４７により集光され、ミラー４５、結像レンズ４３、合成ＤＭ４１、瞳投影レンズ２５および走査部２３を介して戻り、励起ＤＭ２６によってレーザ光から分岐される。

レーザ光から分岐された蛍光は、集光レンズ５３により集光された後、補正機構５５を介してピンホール５７に入射され、対物レンズ４７の焦点面近傍において発生したものみがピンホール５７を通過する。ピンホール５７を通過した蛍光は、波長に応じて分光ＤＭ５９により分光される。分光ＤＭ５９により反射された蛍光はバリアフィルタ６１Ａを介して光検出器６３Ａにより検出され、分光ＤＭ５９を透過した蛍光はバリアフィルタ６１Ｂを介して光検出器６３Ｂにより検出される。

走査部２３を構成するガルバノミラー２４ａ，２４ｂの揺動角度に対応して決定される標本Ｓ上の２次元位置と光検出器６３Ａ、６３Ｂにより検出された蛍光の強度とをそれぞれ対応づけて記録していくことにより、対物レンズ４７の焦点面に広がる標本Ｓ内部の２次元的な蛍光画像を取得することができる。

標本Ｓを刺激する場合は、光源１１から刺激用のレーザ光を発生させる。刺激用のレーザ光は、音響光学素子１３Ｂによりそのオンオフ状態の切り替えおよび波長選択が行われ、光ファイバ１４Ｂにより刺激光学系３１へ導光される。

刺激光学系３１に導光されてきたレーザ光は、走査部３３より走査され、瞳投影レンズ３５により中間像を結像する。中間像を結像したレーザ光は、合成ＤＭ４１により反射され結像レンズ４３により略平行光とされた後、ミラー４５を介して対物レンズ４７に入射される。

対物レンズ４７に入射されたレーザ光は焦点面に集光され、焦点位置に配置された標本Ｓに照射される。走査部３３の揺動角度を調節し、焦点を結ぶ位置を観察視野内で２次元的に調整することで、標本Ｓに対してレーザ光の走査範囲に光刺激を与えることができる。
これにより、刺激光学系３１により標本Ｓに光刺激を与え、観察光学系２１により標本Ｓを観察することができる。

ここで、切替機構２７を回転させ、光路上に配置する取付位置２８を取付位置２８ａから他の取付位置２８ｂ〜２８ｈに変更すると、制御部６７の作動により、光路上に配置された取付位置２８ｂ〜２８ｈに対応する走査部２３の補正情報が読み出され、その補正情報に基づいて、走査部２３による走査位置が基準走査位置に一致するように走査部２３が制御される。

例えば、切替機構２７の取付位置２８ｂ〜２８ｈに既に取り付けられている励起ＤＭ２６と新たな励起ＤＭ２６とを入れ替えたり、切替機構２７の空いている取付位置２８ｂ〜２８ｈに新たな励起ＤＭ２６を取り付けたりし、切替機構２７を回転させて新たな励起ＤＭ２６を光路上に配置すると、制御部６７の作動により、光路上に配置された取付位置２８に対応づけられて記憶されている走査部２３の補正情報が記憶部６５から読み出される。

そして、制御部６７により、読み出した補正情報に基づいて、取付位置２８ｂ〜２８ｈに対応する走査部２３による走査位置が、取付位置２８ａに対応する走査部２３による基準走査位置に一致するように走査部２３が制御される。これにより、新たな励起ＤＭ２６が取り付けられた取付位置２８ｂ〜２８ｈの誤差による走査部２３の走査位置のずれが補正され、標本Ｓ上でレーザ光を精度よく走査させることができる。

以上説明したように、本実施形態に係る走査型顕微鏡装置１００によれば、新たな励起ＤＭ２６を切替機構２７に取り付けて光路上に配置した場合に、制御部６７により、新たな励起ＤＭ２６が取り付けられた取付位置２８ｂ〜２８ｈに対応づけられた補正情報に基づいて走査部２３が制御されて走査位置のずれが補正されるので、新たな励起ＤＭ２６を切替機構２７に追加する度に走査部２３による走査位置の補正情報を取得するための調整を装置の整備技術者やユーザが行わないで済む。したがって、様々な観察条件に対して手間を掛けずに短時間で最適な観察方法を実現することができる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る走査型顕微鏡装置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装置２００は、図４に示すように、２つ目の切替機構１２７および計算部（合成部）１６９等を備える点で、第１実施形態と異なる。
以下、第１実施形態に係る光走査型内視鏡装置１００と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。

切替機構１２７は、ミラー４５に代えて、ミラー４５と同一の位置に配置されている。切替機構１２７としては、例えば、図５および図６に示すように、蛍光キューブ１７１を取り付けることができる複数の取付位置１２８（図５において、符合１２８ａ〜１２８ｈ）を備えるキューブターレットを用いることができる。この切替機構２７にはキューブ切替装置（図示略）が設けられており、キューブ切替装置を必要に応じて作動させることにより、切替機構１２７を回転させて、光路上に配置する蛍光キューブ１７１を切り替えることができるようになっている。

蛍光キューブ１７１としては、例えば、結像レンズ４３により略平行光とされたレーザ光を対物レンズ４７に向けて反射する一方、標本Ｓから対物レンズ４７を介して戻る蛍光を結像レンズ４３に向けて反射する反射ミラー（図示略）を備えるものや、結像レンズ４３により略平行光とされたレーザ光を対物レンズ４７に向けて反射する一方、標本Ｓから対物レンズ４７を介して戻る蛍光を透過させる励起ＤＭ１２６（図６参照）を備えるものが挙げられる。

蛍光キューブ１７１を透過した蛍光の光路上には、結像レンズ１４３、ミラー１４５、６連高速ＦＷ（フィルタホイール）１４７、ＣＣＤのような撮像装置（検出部）１４９が備えられている。

記憶部６５には、切替機構２７の各取付位置２８ａ〜２８ｈに対応づけた補正情報と、切替機構１２７の各取付位置１２８ａ〜１２８ｈに対応づけた補正情報を記憶させるようになっている。これらの補正情報は、例えば、切替機構２７の取付位置２８ａと切替機構１２７のいずれかの取付位置１２８（例えば、取付位置１２８ａ。）とを光路上に配置したときの走査部２３による走査位置を基準走査位置として、この基準走査位置に対する切替機構２７の取付位置２８ａ〜２８ｈおよび替機構２７の取付位置１２８ｂ〜１２８ｈをそれぞれ切り替えたときの走査部２３による走査位置のずれを補正する補正量を示すものとする。

また、補正情報には、切替機構１２７の取付位置１２８ａに取り付けた基準ミラーを介して走査部２３により走査されたレーザ光の走査位置の画像情報に対する、他の取付位置１２８ｂ〜１２８ｈに取り付けた同一の基準ミラーを介して走査部２３により走査されたレーザ光の走査位置の画像情報のずれ量を補正量に換算して得られた値を用いることができる。

計算部１６９は、制御部６７に接続されている。この計算部１６９は、光路上に配置された切替機構２７の取付位置２８ａ〜２８ｈの補正情報と切替機構２７の取付位置１２８ａ〜１２８ｈの補正情報をそれぞれ記憶部６５から読み出して合成するようになっている。計算部１６９により合成された補正情報は制御部６７に送られるようになっている。
制御部６７は、計算部１６９により合成された補正情報に基づいて走査部２３を制御するようになっている。

このように構成された本実施形態に係る走査型顕微鏡装置２００の作用について以下に説明する。
まず、標本Ｓの観察および光刺激の前提として、切替装置２７の取付位置２８ａ〜２８ｈごとの走査部２３の補正情報と、切替機構１２７の取付位置１２８ａ〜１２８ｈごとの走査部２３の補正情報を記憶部６５に記憶させる手順について説明する。

まず、切替機構２７の全ての取付位置２８ａ〜２８ｈと切替機構１２７の全ての取付位置１２８ａ〜１２８ｈにそれぞれ同一の基準ミラー（図示略）を取り付ける。切替機構２７の取付位置２８ａと、切替機構１２７の取付位置１２８ａをそれぞれ基準とする。取付位置１２８ａの基準ミラーを光路上に配置して切替機構１２８を固定した状態で、切替機構２７の全ての取付位置２８ａ〜２８ｈを順に光路上に配置しながら、切替機構２７の各取付位置２８ａ〜２８ｈにそれぞれ対応する走査部２３の補正情報を取得して記憶部６５に記憶させる。

次に、取付位置２８ａの基準ミラーを光路上に配置して切替機構２８を固定した状態で、切替機構１２７の全ての取付位置１２８ａ〜１２８ｈを順に光路上に配置しながら、切替機構１２７の各取付位置１２８ａ〜１２８ｈにそれぞれ対応する走査部２３の補正情報を取得して記憶部６５に記憶させる。この作業も、製造メーカにより走査型顕微鏡装置２００の出荷前に予め行っておくことが望ましい。

観察光学系２１および刺激光学系３１による標本Ｓの観察方法は第１の実施形態と同様である。本実施形態においては、例えば、切替機構１２７の取付位置１２８ａに励起ＤＭ１２６を備える蛍光キューブ１７１を取り付けると、結像レンズ４３により略平行光とされたレーザ光を蛍光キューブ１７１により反射して対物レンズ４７により標本Ｓに照射させることができる。また、標本Ｓにおいて発生し対物レンズ４７を介して戻る蛍光を蛍光キューブ１７１を透過させて、結像レンズ１４３により略平行光とした後、ミラー１４５および６連高速ＦＷ１４７を介して撮像装置１４９に入射させ、撮像装置１４９により標本Ｓの走査位置における２次元画像を取得することができる。

ここで、切替機構２７に新たな励起ＤＭ２６を追加し、切替機構２７を回転させて新たな励起ＤＭ２６を光路上に配置するか、切替機構１２７に新たな蛍光キューブ１７１を追加し、切替機構１２７を回転させて新たな蛍光キューブ１７１を光路上に配置すると、計算部１６９の作動により、光路上に配置された切替機構２７の取付位置２８ａ〜２８ｈに対応づけられた補正情報と切替機構１２７の取付位置１２８ａ〜１２８ｈに対応づけられた補正情報とが記憶部６５から読み出されて合成される。

そして、制御部６７により、計算部１６９によって合成された補正情報に基づいて、走査部２３による走査位置が基準走査位置に一致するように走査部２３が制御される。これにより、励起ＤＭ２６または蛍光キューブ１７１の切り替えによって光路上に配置された切替機構２７の取付位置２８ａ〜２８ｈの誤差および切替機構１２７の取付位置１２８ａ〜１２８ｈの誤差に起因する走査部２３の走査位置のずれが補正され、標本Ｓ上でレーザ光を精度よく走査させることができる。

以上説明したように、本実施形態に係る走査型顕微鏡装置２００によれば、切替機構２７や切替機構１２７に新たな光学素子を取り付けて光路上に配置した場合に、光路上に配置されている切替機構２７の取付位置２８ａ〜２８ｈに対応づけられた補正情報と切替機構１２７の取付位置１２８ａ〜１２８ｈに対応づけられた補正情報とが計算部１６９により合成されて、制御部６７により走査部２３の走査位置のずれが補正されるので、切替機構２７，１２７の取付位置２８ａ〜２８ｈ，１２８ａ〜１２８ｈの補正情報を予め組み合せて記憶させておかないで済む。したがって、複数の切替機構２７，１２７を用いた比較的複雑な観察条件に対しても簡易かつ迅速に最適な観察方法を実現することができる。

本実施形態においては、素子切替部として２つの切替機構２７，１２７を例示して説明したが、３つ以上の素子切替部を用いることとしてもよい。この場合、全ての素子切替部の取付位置に対応する走査部２３の補正情報を記憶部６５に記憶させることとすればよい。また、光路上に配置された全ての素子切替部の取付位置の補正情報を計算部１６９により記憶部６５から読み出して合成し、制御部６７によりその合成された補正情報に基づいて走査部２３を制御することとすればよい。

第１実施形態および第２実施形態は、以下のように変形することができる。
走査部２３による走査位置のずれは、素子切替部の光学素子により反射されるレーザ光の角度ずれにより決まる。そこで、上記各実施形態においては走査部２３の補正情報を画像情報により求めることとしたが、第１変形例としては、切替機構２７の取付位置２８ａ〜２８ｈに同一の基準ミラー（図示略）を取り付けたときのレーザ光の反射角度を示す角度データを予め求めておき、基準とする取付位置２８ａのレーザ光の反射角度に対する他の取付位置２８ｂ〜２８ｈのレーザ光の反射角度の差分を補正量に換算して得られた値を補正情報としてもよい。このようにすることで、走査型顕微鏡装置１００，２００を用いて実際に画像情報を取得することなく、切替機構１２の取付位置２８ａ〜２８ｈごとの補正情報を得ることができる。切替機構１２７についても同様である。

本変形例において、取付位置２８ａ〜２８ｈ，１２８ａ〜１２８ｈの角度データは、例えば、図７のように、光電コリメータのような角度測定器１７１を用いて、切替機構２７，１２７ごとに求めることとしてもよい。具体的には、角度測定器１７１と、測定用パソコン１７３と、記憶部１７５を有するモータ制御部１７７と、治具電源１７９とを用意する。また、測定用パソコン１７３には、角度測定器１７１を接続するとともに、モータ制御部１７７を介して治具電源１７９を接続する。

切替機構２７のすべての取付位置２８ａ〜２８ｈに基準ミラー（図示略）を取り付け、モータ制御部１７７により切替機構２７を回転させて、角度測定器１７１により取付位置２８ａ〜２８ｈの基準ミラーにより反射されるレーザ光の互いに直交するＸ軸方向およびＹ軸方向の角度を測定用パソコン１７３により測定する。

そして、取付位置２８ａの基準ミラーによるレーザ光の反射角度に対する取付位置２８ｂ〜２８ｈの基準ミラーによるレーザ光の反射角度の差分を補正量に換算して記憶部１７５に記憶させることとすればよい。同様にして、切替機構２７に代えて切替機構１２７の取付位置１２８ａ〜１２８ｈについても、角度測定器１７１を用いて角度データを取得することとすればよい。

また、第２変形例としては、走査部２３の補正情報に基づいて、レーザ光の光軸とピンホール５７とが一致するように、補正機構５５によりレーザ光の光軸位置を調整することとしてもよい。このようにすることで、補正機構５５により、励起ＤＭ２６が取り付けられた取付位置２８ａ〜２８ｈの誤差に起因するピンホールの像位置のずれも補正することができる。これにより、ピンホール５７を通過させた標本Ｓの焦点位置からの蛍光を精度よく検出することができる。本変形例においては、補正機構５５によりレーザ光の光軸位置を調整することとしたが、例えば、図示しない調整部により、ピンホール５７の位置をレーザ光の光軸の位置に合わせて調整することとしてもよい。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本発明を上記の各実施形態に適用したものに限定されることなく、これらの実施形態および変形例を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定されるものではない。また、上記各実施形態においては、切替機構２７，１２７がそれぞれ８個の取付位置２８ａ〜２８ｈ、１２８ａ〜１２８ｈを備えることとしたが、取付位置の数は複数であればこれに限定されるものではない。

また、上記各実施形態においては、補正情報として走査部２３のガルバノミラー２４ａ，２４ｂの揺動角度（秒）の差分を用いることとしたが、これに代えて、例えば、切替機構２７の取付位置２８ごとに対応する走査部２３のガルバノミラー２４ａ，２４ｂの補正した状態の揺動角度（秒）そのものであってもよい。

また、上記各実施形態においては、素子切替部として、回転ターレットの切替機構２７、キューブターレットの切替機構１２７を例示して説明したが、これに代えて、例えば、複数の取付位置を直線状に配置したスライド機構を切替機構として採用することとしてもよい。このようにすることで、スライド機構を一方向にスライドさせるだけで、光路上に配置する励起ＤＭ２６等の光学素子を切り替えることができる。

１１光源
２３走査部
２６励起ＤＭ：励起ダイクロイックミラー（光学素子）
２７切替機構（素子切替部）
２８ａ〜２８ｈ取付位置
５５補正機構（調整部）
５９合成ＤＭ：合成ダイクロイックミラー（光学素子）
６３Ａ，６３Ｂ光検出器（検出部）
６５記憶部
６７制御部（走査制御部）
１００走査型顕微鏡装置
１２７切替機構（素子切替部）
１２８ａ〜１２８ｈ取付位置
１４９撮像部（検出部）
１６９計算部（合成部）
Ｓ標本

Claims

光源から発せられた照明光を標本上で走査させる走査部と、
該走査部により前記標本上で走査される前記照明光を反射する光学素子が取り付けられる複数の取付位置を有し、該取付位置に取り付けられた複数の前記光学素子を前記照明光の光路上に選択的に配置可能な素子切替部と、
前記走査部により前記照明光が走査された前記標本の走査位置から戻る戻り光を検出する検出部と、
前記素子切替部のいずれかの前記取付位置に対応する前記走査部による走査位置を基準走査位置として、他の前記取付位置に対応する前記走査部による走査位置の前記基準走査位置からのずれを補正する、各前記取付位置自体の誤差に依存し各前記光学素子自体の誤差に依存しない補正量を示す各前記取付位置に固有の補正情報を前記取付位置ごとに対応づけて記憶する記憶部と、
新たな光学素子を前記取付位置に取り付けて前記光路上に配置した場合に、該新たな光学素子が取り付けられた前記取付位置に対応づけられて前記記憶部に記憶されている該取付位置に固有の前記補正情報に基づいて、前記走査部による走査位置が前記基準走査位置に一致するように該走査部を制御する走査制御部とを備える走査型顕微鏡装置。
前記素子切替部が複数設けられ、
新たな光学素子を少なくとも１つの前記素子切替部の前記取付位置に取り付けて前記光路上に配置した場合に、各前記素子切替部の前記光路上に配置されている前記取付位置に対応づけられて前記記憶部に記憶されている補正情報を合成する合成部を備え、
前記走査制御部が、前記合成部により合成された補正情報に基づいて前記走査部を制御する請求項１に記載の走査型顕微鏡装置。
前記素子切替部が、前記複数の取付位置を同心円状に配置した回転ターレットである請求項１または請求項２に記載の走査型顕微鏡装置。
前記素子切替部が、前記複数の取付位置を直線状に配置したスライド機構である請求項１または請求項２に記載の走査型顕微鏡装置。
前記補正情報が、前記基準走査位置の画像情報に対する前記他の取付位置に対応する前記走査部の走査位置の画像情報のずれ量を前記補正量に換算して得られた値である請求項１から請求項４のいずれかに記載の走査型顕微鏡装置。
前記補正情報が、前記いずれかの取付位置に取り付けた前記光学素子により反射される照明光の角度を示す角度データに対する、前記他の取付位置に取り付けた同一の前記光学素子により反射される照明光の角度を示す角度データの差分を前記補正量に換算して得られた値である請求項１から請求項４のいずれかに記載の走査型顕微鏡装置。
前記光学素子が、前記光源から発せられた照明光を反射し前記標本から戻る戻り光を透過するダイクロイックミラーであり、
該ダイクロイックミラーを透過した前記戻り光を通過させるピンホールと、
前記補正情報に基づいて、前記戻り光の光軸と前記ピンホールとが略一致するように、該戻り光の光軸とピンホールとの相対位置を調整する調整部とを備える請求項１から請求項６のいずれかに記載の走査型顕微鏡装置。