JP6192397B2

JP6192397B2 - レーザ顕微鏡

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Publication number: JP6192397B2
Application number: JP2013142678A
Authority: JP
Inventors: 本田　進; 進本田
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2013-07-08
Filing date: 2013-07-08
Publication date: 2017-09-06
Anticipated expiration: 2033-07-08
Also published as: JP2015014755A

Description

本発明は、レーザ顕微鏡に関するものである。

従来、励起レーザ光は蛍光と比較しての強度が強いため、検出器により検出しようとする蛍光を含む標本からの戻り光から励起レーザ光の反射光を除去可能な光学素子を備える顕微鏡装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１に記載の顕微鏡装置は、ターレットにより保持された複数の励起ダイクロイックミラーと、他のターレットにより保持された複数のノッチフィルタとを備え、いずれかの励起ダイクロイックミラーにより標本からの戻り光の光路を励起レーザ光の光路から分岐するとともに、励起ダイクロイックミラーにより分岐された戻り光の内、励起ダイクロイックミラーのＯＤ値不足により戻り光から除去しきれなかった励起レーザ光の反射光をいずれかのノッチフィルタにより除去するようになっている。

米国特許出願公開第２０１０／０１８８７４１号明細書

しかしながら、特許文献１に記載の顕微鏡装置は、ターレットごとに備えられた各駆動部により、各ターレットを個別に駆動し、励起レーザ光の波長に合せてダイクロイックミラーおよびノッチフィルタを同期させて切り替えるため、２つの駆動部を配置するためのスペースを要するとともに、ダイクロイックミラーおよびノッチフィルタを同期させて切り替える制御が複雑になるという不都合がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、複雑な切り替え制御を不要にするとともに省スペース化を図りつつ、戻り光から励起レーザ光をほぼ確実に除去することができるレーザ顕微鏡を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、光源から発せられた励起レーザ光を標本上で走査させる走査部と、該走査部により走査される励起レーザ光を前記標本に照射し、該標本から戻る戻り光を集光する対物レンズと、互いに波長特性が異なり、前記対物レンズにより集光された戻り光の光路を励起レーザ光の光路から分岐させる複数の分岐部材と、これらの分岐部材を戻り光の光路に選択的に配置可能に保持する分岐部材保持部と、互いに波長特性が異なり、前記分岐部材により分岐された戻り光の内、前記励起レーザ光の反射光のみを除去する複数のノッチフィルタである複数の除去部材と、これらの除去部材を戻り光の光路に選択的に配置可能に保持する除去部材保持部と、前記分岐部材保持部による前記分岐部材の切り替え動作と前記除去部材保持部による前記除去部材の切り替え動作とを連動させる連動機構と、該連動機構を介して前記分岐部材保持部および前記除去部材保持部を同期して駆動する単一の駆動部と、前記除去部材を通過した前記戻り光を分光する分光素子と、該分光素子により分光されたスペクトル成分を検出する検出部とを備えるレーザ顕微鏡を提供する。

本発明によれば、光源から発せられた励起レーザ光が走査部により走査されて対物レンズにより標本に照射され、標本からの戻り光が対物レンズにより集光されて光路上の分岐部材により励起レーザ光の光路から分岐された後、光路上の除去部材によりその戻り光から励起レーザ光の反射光が除去される。

この場合において、複数の分岐部材が保持された分岐部材保持部の切り替え動作と複数の除去部材が保持された除去部材保持部の切り替え動作とが連動機構により連動され、単一の駆動部により、これらの分岐部材保持部および除去部材保持部の切り替え動作が連動機構を介して同期して駆動されることで、簡易な制御で分岐部材および除去部材を同時に切り替えることができ、また、駆動部のスペースが１つ分だけで済む。
したがって、複雑な切り替え制御を不要にするとともに省スペース化を図りつつ、戻り光から励起レーザ光をほぼ確実に除去することができる。

本発明は、光源から発せられた励起レーザ光を標本上で走査させる走査部と、該走査部により走査される励起レーザ光を前記標本に照射し、該標本から戻る戻り光を集光する対物レンズと、互いに波長特性が異なり、前記対物レンズにより集光された戻り光の光路を励起レーザ光の光路から分岐させる複数の分岐部材と、互いに波長特性が異なり、前記分岐部材により分岐された戻り光の内、前記励起レーザ光の反射光のみを除去する複数のノッチフィルタである複数の除去部材と、同時に使用する前記分岐部材および除去部材の組ごとに、これらの分岐部材および除去部材の組を戻り光の光路に選択的に配置可能に保持する保持部と、該保持部を駆動する駆動部と、前記除去部材を通過した前記戻り光を分光する分光素子と、該分光素子により分光されたスペクトル成分を検出する検出部とを備えるレーザ顕微鏡を提供する。

本発明によれば、１つの保持部により、同時に使用する分岐部材と除去部材を簡易に同期付けることができる。また、保持部が１つで済むとともに連動機構も不要になり、より省スペース化を図ることができる。
上記発明においては、前記分岐部材および前記除去部材が板状に形成されており、前記分岐部材および除去部材の組ごとに、前記分岐部材および前記除去部材が互いに平行かつ前記戻り光の光路に対して傾いて配置されていることとしてもよい。

上記発明においては、前記分岐部材が、前記光源からの励起レーザ光を前記対物レンズに向けて反射する一方、前記標本からの戻り光を透過させる特性を有し、前記除去部材が、同時に使用される前記分岐部材に対して、該分岐部材の出射面側における戻り光の透過方向に位置をずらして配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、分岐部材を透過した戻り光の光路上に除去部材が効率的に配置されるので、除去部材を無駄に大きくしなくて済む。
本発明は、光源から発せられた励起レーザ光を標本上で走査させる走査部と、該走査部により走査される励起レーザ光を前記標本に照射し、該標本から戻る戻り光を集光する対物レンズと、互いに波長特性が異なり、前記対物レンズにより集光された戻り光の光路を励起レーザ光の光路から分岐させる複数の分岐部材と、互いに波長特性が異なり、前記分岐部材により分岐された戻り光の内、前記励起レーザ光の反射光を除去する複数の除去部材と、同時に使用する前記分岐部材および除去部材の組ごとに、これらの分岐部材および除去部材の組を戻り光の光路に選択的に配置可能に保持する保持部と、該保持部を駆動する駆動部とを備え、前記分岐部材が、前記光源からの励起レーザ光を前記対物レンズに向けて反射する一方、前記標本からの戻り光を透過させる特性を有し、前記除去部材が、同時に使用される前記分岐部材に対して、該分岐部材の出射面側における戻り光の透過方向に位置をずらして配されているレーザ顕微鏡を提供する。

上記発明においては、前記除去部材が、前記戻り光の内、前記標本において発生する蛍光を透過させる特性を有し、前記分岐部材の出射面側における戻り光の透過方向に沿って、同時に使用される複数の前記除去部材が順次位置をずらして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、戻り光が複数の除去部材を透過することにより、戻り光から反射光を除去するバリア性能を向上することができる。

上記発明においては、前記分岐部材と前記除去部材が、前記反射光の透過を妨げる共通の特性を有し、前記除去部材により前記反射光の透過を妨げるバンド幅が前記分岐部材により前記反射光の透過を妨げるバンド幅よりも広いこととしてもよい。

このように構成することで、分岐部材により透過を妨げられなかった波長の反射光であっても除去部材により透過が妨げられる。したがって、戻り光に含まれる反射光の除去効率を向上することができる。

上記発明においては、前記分岐部材を透過し前記除去部材に入射する戻り光の光路上に配置されたλ／２板を備え、前記分岐部材および前記除去部材が前記反射光のＳ偏光の透過を妨げる特性を有することとしてもよい。

このように構成することで、分岐部材により反射光のＳ偏光の透過が妨げられるとともに、分岐部材を透過した反射光のＰ偏光がλ／２板によりＳ偏光に変換されて、除去部材により除去される。したがって、分岐部材と除去部材との間にλ／２板を配置するだけの簡易な構成で、反射光のＳ偏光およびＰ偏光を除去することができる。
本発明は、光源から発せられた励起レーザ光を標本上で走査させる走査部と、該走査部により走査される励起レーザ光を前記標本に照射し、該標本から戻る戻り光を集光する対物レンズと、互いに波長特性が異なり、前記対物レンズにより集光された戻り光の光路を励起レーザ光の光路から分岐させる複数の分岐部材と、互いに波長特性が異なり、前記分岐部材により分岐された戻り光の内、前記励起レーザ光の反射光を除去する複数の除去部材と、同時に使用する前記分岐部材および除去部材の組ごとに、これらの分岐部材および除去部材の組を戻り光の光路に選択的に配置可能に保持する保持部と、該保持部を駆動する駆動部と、前記分岐部材を透過し前記除去部材に入射する戻り光の光路上に配置されたλ／２板とを備え、前記分岐部材および前記除去部材が前記反射光のＳ偏光の透過を妨げる特性を有するレーザ顕微鏡を提供する。

上記発明においては、前記分岐部材が、前記光源からの励起レーザ光を前記対物レンズに向けて反射する一方、前記標本からの戻り光を透過させる板状のダイクロイックミラーであり、前記除去部材が、前記分岐部材を透過した戻り光の内、前記標本において発生する蛍光を透過させる板状のノッチフィルタであり、これらの前記分岐部材および前記除去部材が前記反射光のＳ偏光の通過を妨げる特性を有し、前記分岐部材を通過した前記反射光のＰ偏光成分が前記除去部材に対してＳ偏光成分となるように、前記除去部材が前記分岐部材に対して傾いて配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、分岐部材により反射光のＳ偏光の透過が妨げられ、除去部材により、分岐部材を透過した反射光のＰ偏光の透過が妨げられる。したがって、λ／２板を用いずに反射光のＳ偏光およびＰ偏光を除去することができる。

上記発明においては、前記分岐部材が、前記光源からの励起レーザ光を前記対物レンズに向けて反射する一方、前記標本からの戻り光を透過させるダイクロイックミラーであり、前記除去部材が、前記分岐部材を透過した戻り光の内、前記標本において発生する蛍光を透過させるノッチフィルタであり、戻り光を垂直に入射させる傾きを有して配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、ノッチフィルタに反射光が垂直に入射することにより反射光のＰ偏光とＳ偏光の性能がほぼ一致する。これにより、ノッチフィルタにおいて反射光のＳ偏光およびＰ偏光を除去することができる。

本発明は、光源から発せられた励起レーザ光を標本上で走査させる走査部と、該走査部により走査される励起レーザ光を前記標本に照射し、該標本から戻る戻り光を集光する対物レンズと、互いに波長特性が異なり、前記対物レンズにより集光された戻り光の光路を励起レーザ光の光路から分岐させる複数の分岐部材と、互いに波長特性が異なり、前記分岐部材により分岐された戻り光の内、前記励起レーザ光の反射光を除去する複数の除去部材と、同時に使用する前記分岐部材および除去部材の組ごとに、これらの分岐部材および除去部材の組を戻り光の光路に選択的に配置可能に保持する保持部と、該保持部を駆動する駆動部と、前記保持部により戻り光の光路に選択的に配置可能に保持された平板状のガラス部材とを備え、前記分岐部材が、反射光を反射する特性を有し、前記ガラス部材における戻り光の入射面にコーティングされた反射コーティング材であり、前記除去部材が、前記ガラス部材における戻り光の出射面にコーティングされた除去コーティング材であるレーザ顕微鏡を提供する。

このように構成することで、１つのガラス部材により、反射コーティング材による反射光の反射特性と除去コーティング材による反射光の除去特性とを兼ねることができ、保持部を小型化することができる。

本発明によれば、複雑な切り替え制御を不要にするとともに省スペース化を図りつつ、戻り光から励起レーザ光をほぼ確実に除去することができるという効果を奏する。

本発明の第１実施形態に係るレーザ顕微鏡を示す概略構成図である。図１の励起ダイクロイックミラーおよびノッチフィルタの反射特性の一例を示す図である。本発明の第２実施形態に係るレーザ顕微鏡を示す概略構成図である。本発明の第２実施形態の第１変形例に共通ターレットにより保持する励起ダイクロイックミラーおよびノッチフィルタの構成を示す図である。本発明の第２実施形態の第２変形例に共通ターレットにより保持する励起ダイクロイックミラーおよびノッチフィルタの構成を示す図である。本発明の第２実施形態の第３変形例に共通ターレットにより保持する励起ダイクロイックミラーおよびノッチフィルタの構成を示す図である。本発明の第２実施形態の第４変形例に共通ターレットにより保持する励起ダイクロイックミラーおよびノッチフィルタの構成を示す図である。本発明の第２実施形態の第５変形例に共通ターレットにより保持する励起ダイクロイックミラーおよびノッチフィルタの構成を示す図である。本発明の第２実施形態の第６変形例に共通ターレットにより保持する励起ダイクロイックミラーおよびノッチフィルタの構成を示す図である。

〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係るレーザ顕微鏡について図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る共焦点レーザ走査型顕微鏡（以下、レーザ顕微鏡という。）１００は、図１に示されるように、レーザ光（励起レーザ光）を発するレーザ光源（光源）１と、レーザ光源１から発せられたレーザ光を反射する反射ミラー３および複数の励起ダイクロイックミラー(分岐部材）５と、励起ダイクロイックミラー５により反射されたレーザ光を偏向する走査部７と、走査部７により偏向されたレーザ光を集光する瞳投影レンズ（ＰＬ）９と、瞳投影レンズ９により集光されたレーザ光を平行光に変換する結像レンズ（ＴＬ）１１と、反射ミラー１３と、反射ミラー１３により反射されたレーザ光を標本Ｓに照射し、標本Ｓから戻る戻り光を集光する対物レンズ１５とを備えている。

レーザ光源１は、レーザ光の波長選択および強度調整を制御するＡＯＴＦ（Ａｃｏｕｓｔｏ−ＯｐｔｉｃＴｕｎａｂｌｅＦｉｌｔｅｒ：音響光学素子、図示略）を備えている。このレーザ光源１は、ＡＯＴＦにより波長選択および強度調整を制御し、所定の波長域で所定の強度のレーザ光を発することができるようになっている。

走査部７としては、例えば、近接ガルバノミラースキャナを用いることができる。この走査部７は、互いに近接配置された一対のガルバノミラー（図示略）を備えており、対物レンズ１５の瞳位置の共役位置がこれら一対のガルバノミラーの中間に位置している。一対のガルバノミラーは、それぞれレーザ光の光軸に交差する軸回りに揺動角度を制御可能に設けられており、これら一対のガルバノミラーの揺動角度を変更制御することによりレーザ光を偏向し、標本Ｓ上でレーザ光を２次元的に走査することができるようになっている。

複数の励起ダイクロイックミラー５は、互いに異なる透過波長および反射波長の特性を有し、略円盤形状のミラーターレット（分岐部材保持部）６により保持されている。これらの励起ダイクロイックミラー５は、その波長特性に応じて、レーザ光源１からのレーザ光を反射する一方で、対物レンズ１５により集光されてレーザ光の光路を戻る戻り光を透過させて、レーザ光の光路から戻り光を分岐させることができるようになっている。

ミラーターレット６は、反射ミラー３と走査部７との間に配置されており、所定の回転軸回りに回転可能に設けられている。このミラーターレット６は、所定の回転軸周りに周方向に間隔をあけて複数（例えば８個）の励起ダイクロイックミラー５を保持しており、回転軸回りに回転することにより、いずれかの励起ダイクロイックミラー５をレーザ光および戻り光の光路上に選択的に配置することができるようになっている。

また、レーザ顕微鏡１００は、励起ダイクロイックミラー５によりレーザ光の光路から光路が分岐された戻り光の内、レーザ光の反射光（以下、反射レーザ光という。）を除去する複数のノッチフィルタ（除去部材）１７と、反射ミラー１９と、反射ミラー１９により反射された戻り光を集光する共焦点レンズ２１と、戻り光の通過を制限するピンホール（ＰＨ）２３と、ピンホール２３を通過した戻り光を平行光に変換するコリメートレンズ（ＣＯＬ）２５とを備えている。

複数のノッチフィルタ１７は、レーザ光の透過を阻止する波長が互いに異なる特性を有し、フィルタターレット（除去部材保持部）１８により保持されている。除去部材であるこれらのノッチフィルタ１７は、必要な蛍光のみを透過する波長透過率特性か、あるいは、ブロードな蛍光領域を透過するような一般の蛍光観察用のバリアフィルタとは異なり、励起用のレーザ光の波長のみを選択的に反射する波長反射率特性を有し、例えば多層膜フィルタ、ホログラフィックフィルタで構成されている。

これらのノッチフィルタ１７は、その波長特性に応じて、励起ダイクロイックミラー５を透過した戻り光から反射レーザ光を反射し、標本Ｓにおいて発生した蛍光は透過させるようになっている。反射レーザ光には、標本Ｓにおいて反射されたレーザ光の他、瞳投影レンズ９、結像レンズ１１、対物レンズ１５などのレンズ面において反射されたレーザ光も含まれる。

また、これらのノッチフィルタ１７は、図２に示すように、各励起ダイクロイックミラー５におけるレーザ光を反射するバンド幅よりも広いバンド幅を有している。図２において、縦軸は反射率を示し、横軸はレーザ光を反射する波長帯域（λ）を示している。

フィルタターレット１８は、ミラーターレット６と反射ミラー１９との間に配置されており、所定の回転軸回りに回転可能に設けられている。このフィルタターレット１８は、回転軸周りに周方向に間隔をあけて複数（例えば８個）のノッチフィルタ１７を保持しており、回転軸回りに回転することにより、いずれかのノッチフィルタ１７を戻り光の光路上に選択的に配置することができるようになっている。

ピンホール２３は、対物レンズ１５の瞳位置と共役な位置に配置されており、共焦点レンズ２１により集光された戻り光の内、標本Ｓにおける対物レンズ１５の焦点位置において発生した蛍光のみを透過させるようになっている。

また、レーザ顕微鏡１００には、ミラーターレット６による励起ダイクロイックミラー５の切り替え動作とフィルタターレット１８によるノッチフィルタ１７の切り替え動作とを連動させる連動機構２７と、連動機構２７を介してミラーターレット６およびフィルタターレット１８を同期して駆動する単一のモータ（駆動部）３１とが備えられている。また、レーザ顕微鏡１００には、コリメートレンズ２５により平行光に変換された蛍光を検出する検出ユニット３３が接続されている。

連動機構２７は、互いに交差する回転軸回りに回転可能に設けられ、これらの回転軸間で回転運動を伝達する傘形の２つの傘歯車２８Ａ，２８Ｂと、ミラーターレット６の回転軸と平行な回転軸回りに回転可能な平歯車２９Ａと、フィルタターレット１８の回転軸と平行な回転軸回りに回転可能な平歯車２９Ｂとを備えている。

平歯車２９Ａは、モータ３１により回転軸回りに回転運動させられるようになっている。この平歯車２９Ａは、モータ３１により回転軸回りに回転運動させられると、その回転運動をミラーターレット６および傘歯車２８Ａに伝達し、ミラーターレット６および傘歯車２８Ａをそれぞれの回転軸回りに回転させることができるようになっている。

傘歯車２８Ａは、平歯車２９Ａから伝達された回転運動を傘歯車２８Ｂに伝達し、傘歯車２８Ｂをその回転軸回りに回転させることができるようになっている。
傘歯車２８Ｂは、平歯車２９Ａから伝達された回転運動を平歯車２９Ｂに伝達し、平歯車２９Ｂをその回転軸回りに回転させることができるようになっている。
平歯車２９Ｂは、傘歯車２８Ｂから伝達された回転運動をフィルタターレット１８に伝達し、フィルタターレット１８をその回転軸回りに回転させることができるようになっている。

このように構成された連動機構２７は、平歯車２９Ａ、傘歯車２８Ａ，２８Ｂおよび平歯車２９Ｂにより、モータ３１の駆動力をミラーターレット６およびフィルタターレット１８に伝達し、これらを同期してそれぞれの回転軸回りに回転させることができるようになっている。

また、ミラーターレット６とフィルタターレット１８は、レーザ光を反射する波長特性が互いに共通の励起ダイクロイックミラー５およびノッチフィルタ１７を光路上に同時に配置するように対応付けられている。

検出ユニット３３は、コリメートレンズ２５を透過した蛍光をスペクトル成分に分光するＧｒａｔｉｎｇ等の分光素子３５と、分光素子３５により分光されたスペクトル成分を検出する複数の受光素子（セル、図示略）を有する検出器３７とを備えている。

検出器３７としては、例えば、多チャンネルＰＭＴ（ＰｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒＴｕｂｅ、光電子増倍管器）が用いられる。この検出器３７は、分光素子３５による蛍光のスペクトル成分の分光方向に沿って、例えば、ＣＨ（チャンネル)１〜ＣＨ３２の３２個の受光素子が１次元的に配列されている。

このように構成されたレーザ顕微鏡１００の作用について説明する。
本実施形態に係るレーザ顕微鏡１００により標本Ｓを観察するには、まず、レーザ光源１から発生させる特定の周波数のレーザ光を反射する波長特性の励起ダイクロイックミラー５をレーザ光の光路上に配置するとともに、そのレーザ光を反射する波長特性のノッチフィルタ１７を戻り光の光路上に配置する。そして、図示しないステージに標本Ｓを載置し、レーザ光源１から特定の周波数のレーザ光を発生させる。

レーザ光源１から発せられたレーザ光は、反射ミラー３および励起ダイクロイックミラー５により反射されて、走査部７により偏向される。走査部７により偏向されたレーザ光は、瞳投影レンズ９により集光されて結像レンズ１１により平行光に変換され、反射ミラー１３を介して対物レンズ１５により標本Ｓに照射される。これにより、走査部７の一対のガルバノミラーの揺動角度に応じて標本Ｓ上でレーザ光が２次元的に走査される。

レーザ光が照射されることにより標本Ｓにおいて蛍光が発生すると、その蛍光は標本Ｓにおいて反射された反射レーザ光等と共に対物レンズ１５により集光された後、反射ミラー１３、結像レンズ１１、瞳投影レンズ９、走査部７を介してレーザ光の光路を戻り、光路上の励起ダイクロイックミラー５を透過してレーザ光の光路から分岐される。

ここで、励起ダイクロイックミラー５においては、戻り光に含まれていた反射レーザ光が反射されて蛍光が透過するが、励起ダイクロイックミラー５のＯＤ値不足により反射されなかった一部の反射レーザ光が蛍光とともに励起ダイクロイックミラー５を透過する傾向がある。

励起ダイクロイックミラー５を透過した戻り光は、光路上のノッチフィルタ１７に入射し、反射レーザ光が反射されて蛍光だけが透過する。したがって、励起ダイクロイックミラー５により戻り光から除去しきれなかった反射レーザ光をノッチフィルタ１７によりほぼ確実に除去することができる。なお、ノッチフィルタ１７の方が励起ダイクロイックミラー５によりレーザ光の透過を妨げるバンド幅が広いので、反射レーザ光をより確実に除去し、除去効率を向上することができる。

ノッチフィルタ１７を透過した蛍光は、反射ミラー１９を介して共焦点レンズ２１により集光され、その内の標本Ｓにおける対物レンズ１５の焦点位置において発生した蛍光のみがピンホール２３を通過する。

ピンホール２３を通過した蛍光はコリメートレンズ２５により平行光に変換された後、分光素子３５によりスペクトル成分に分光され、検出器３７の各受光素子により検出される。これにより、検出器３７により取得されたスペクトル成分に基づいて標本Ｓの画像を生成することで、標本Ｓを画像上で観察することができる。

ここで、レーザ光源１から発生させるレーザ光の周波数を変更する場合は、モータ３１によりミラーターレット６およびフィルタターレット１８を駆動し、レーザ光の周波数に合せて、光路に配置するミラーターレット６およびフィルタターレット１８を切り替える。

この場合において、複数の励起ダイクロイックミラー５を保持したミラーターレット６の切り替え動作と複数のノッチフィルタ１７を保持したフィルタターレット１８の動作とが連動機構２７により連動され、単一のモータ３１により、これらのミラーターレット６およびフィルタターレット１８の切り替え動作が動機構２７を介して同期して駆動されるので、変更するレーザ光の波長に応じた波長特性の励起ダイクロイックミラー５およびノッチフィルタ１７をレーザ光および戻り光の光路上に容易に配置することができる。

以上説明したように、本実施形態に係るレーザ顕微鏡１００によれば、簡易な制御で励起ダイクロイックミラー５およびノッチフィルタ１７を同時に切り替えることができ、また、駆動部のスペースも１つ分だけで済む。これにより、複雑な切り替え制御を不要にするとともに省スペース化を図りつつ、戻り光からレーザ光をほぼ確実に除去することができる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係るレーザ顕微鏡について説明する。
本実施形態に係るレーザ顕微鏡２００は、図３に示すように、ミラーターレット６およびフィルタターレット１８に代えて、複数の励起ダイクロイックミラー５およびノッチフィルタ１７を単一の共通ターレット（保持部）４１により保持し、連動機構２７に代えて、モータ３１の駆動力を共通ターレット４１に伝達する単一の平歯車４３を備える点で第１実施形態と異なる。
以下、第１実施形態に係るレーザ顕微鏡１００と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。

共通ターレット４１は、レーザ光および戻り光の入射面側に複数の励起ダイクロイックミラー５を回転軸周りに周方向に間隔をあけて保持し、戻り光の出射面側に複数のノッチフィルタ１７を回転軸周りに周方向に間隔をあけて保持するようになっている。また、共通ターレット４１においては、レーザ光を反射する波長特性が互いに共通の励起ダイクロイックミラー５およびノッチフィルタ１７ごとに、レーザ光および戻り光の光路上に同時に配置可能に組み合わせられている。

平歯車４３は、モータ３１により回転軸回りの回転運動させられるようになっている。この平歯車４３は、モータ３１により回転軸回りに回転運動させられると、その回転運動を共通ターレット４１に伝達し、共通ターレット４１を回転軸回りに回転させることができるようになっている。

このように構成されたレーザ顕微鏡２００によれば、レーザ光源１から発生させるレーザ光の周波数を変更する場合に、モータ３１により平歯車４３を介して共通ターレット４１が駆動され、変更するレーザ光の波長に応じた波長特性の励起ダイクロイックミラー５およびノッチフィルタ１７の組がレーザ光および戻り光の光路上に配置することができる。

これにより、レーザ光源１から発生させたレーザ光が光路上の励起ダイクロイックミラー５により走査部７に向けて反射される一方で、この励起ダイクロイックミラー５により反射レーザ光が反射されて戻り光が分岐され、励起ダイクロイックミラー５において除去しきれなかった反射レーザ光がノッチフィルタ１７により除去されて蛍光のみが検出ユニット３３により分光検出される。

したがって、本実施形態に係るレーザ顕微鏡２００によれば、１つの共通ターレット４１により、同時に使用する励起ダイクロイックミラー５とノッチフィルタ１７を簡易に同期付けることができる。また、保持部が１つ、すなわち、共通ターレット４１のみで済むとともに連動機構も不要になり、より省スペース化を図ることができる。

本実施形態は以下のように変形することができる。
第１変形例としては、図４に示すように、ノッチフィルタ１７が、同時に使用される励起ダイクロイックミラー５に対して、励起ダイクロイックミラー５の出射面側における戻り光の透過方向に位置をずらして配されていることとしてもよい。例えば、励起ダイクロイックミラー５を透過した戻り光がほぼ中心位置を透過する位置にノッチフィルタ１７をずらすことが好ましい。

標本Ｓからの戻り光は励起ダイクロイックミラー５を板厚方向に交差する方向に透過するが、このようにすることで、励起ダイクロイックミラー５を透過した戻り光の光路上にノッチフィルタ１７が効率的に配置されるので、ノッチフィルタ１７を無駄に大きくしなくて済む。

第２変形としては、第１変形例に加えて、図５に示すように、励起ダイクロイックミラー５の出射面側における戻り光の透過方向に沿って、同時に使用する複数のノッチフィルタ１７を順次位置をずらして配置することとしてもよい。

図５においては、２つのノッチフィルタ１７Ａ，１７Ｂを備える構成を例示している。この場合において、励起ダイクロイックミラー５を透過した戻り光がほぼ中心位置を透過するように各ノッチフィルタ１７Ａ，１７Ｂの位置をずらすことが好ましい。
このようにすることで、戻り光が複数のノッチフィルタ１７Ａ，１７Ｂを透過することにより、戻り光から反射光を除去するバリア性能を向上することができる。

第３変形例としては、第１変形例において、図６に示すように、共通ターレット４１が、励起ダイクロイックミラー５を透過しノッチフィルタ１７に入射する戻り光の光路上に配置されたλ／２板４７を備えることとしてもよい。この場合、励起ダイクロイックミラー５およびノッチフィルタ１７が反射レーザ光のＳ偏光の透過を妨げる特性を有することとすればよい。

また、共通ターレット４１の入射面側から、励起ダイクロイックミラー５、λ／２板４７、ノッチフィルタ１７の順に配置するとともに、励起ダイクロイックミラー５を透過した戻り光がλ／２板４７およびノッチフィルタ１７のほぼ中心位置を透過するように、励起ダイクロイックミラー５の出射面側における戻り光の透過方向に沿ってλ／２板４７およびノッチフィルタ１７の位置をずらすことが好ましい。

励起ダイクロイックミラー５に入射する反射レーザ光には、標本Ｓから励起ダイクロイックミラー５までの間に配置された瞳投影レンズ９や瞳投影レンズ９等の光学系を透過することにより、Ｓ偏光の他にＰ偏光が含まれる。本変形例によれば、励起ダイクロイックミラー５により反射レーザ光のＳ偏光の透過を妨げるとともに、励起ダイクロイックミラー５を透過した反射光のＰ偏光をλ／２板４７によりＳ偏光に変換し、ノッチフィルタ１７により除去することができる。したがって、励起ダイクロイックミラー５とノッチフィルタ１７との間にλ／２板４７を配置するだけの簡易な構成で、反射レーザ光のＳ偏光およびＰ偏光を除去することができる。

第４変形例としては、第３変形例に代えて、図７に示すように、励起ダイクロイックミラー５に対してノッチフィルタ１７を傾けて配置することとしてもよい。

このようにすることで、励起ダイクロイックミラー５により反射レーザ光のＳ偏光の透過を妨げ、ノッチフィルタ１７により、励起ダイクロイックミラー５を透過した反射レーザ光のＰ偏光の透過を妨げることができる。したがって、λ／２板を用いずに反射光のＳ偏光およびＰ偏光を除去することができる。

第５変形例としては、図８に示すように、ノッチフィルタ１７が、励起ダイクロイックミラー５に対して戻り光を垂直に入射させる傾きを有して配されていることとしてもよい。この場合も、励起ダイクロイックミラー５を透過した戻り光がほぼ中心位置を透過するように、励起ダイクロイックミラー５の出射面側における戻り光の透過方向にノッチフィルタ１７の位置をずらすことが好ましい。

このようにすることで、ノッチフィルタ１７に反射レーザ光が垂直に入射することにより反射レーザ光のＰ偏光とＳ偏光の性能がほぼ一致する。したがって、本変形例によれば、ノッチフィルタ１７により反射レーザ光のＳ偏光およびＰ偏光を除去することができる。

また、本実施形態においては、分岐部材として励起ダイクロイックミラー５を例示し、除去部材としてノッチフィルタ１７を例示して説明したが、第６変形例としては、図９に示すように、分岐部材として、反射レーザ光を反射する互いに異なる波長特性を有する複数の反射コーティング材５１を採用し、除去部材として、互いに異なる波長特性を有する複数の除去コーティング材５３を採用することとしてもよい。

この場合、共通ターレット４１により戻り光の光路に選択的に配置可能に保持された平板状のガラス部材５５を備え、反射コーティング材５１により、ガラス部材５５における戻り光の入射面をコーティングし、除去コーティング材５３により、ガラス部材５５における戻り光の出射面をコーティングすることとすればよい。

ガラス部材５５は、共通ターレット４１に回転軸周りに周方向に間隔をあけて複数配置するものでもよいし、共通ターレット４１に回転軸を中心とする円環形状のものでもよい。複数のガラス部材５５を採用する場合は、ガラス部材５５ごとに、レーザ光の反射特性が共通の反射コーティング材５１と除去コーティング材５３とを組み合わせてコーティングすることとすればよい。また、１つの円環形状のガラス部材５５を採用する場合は、レーザ光の反射特性が共通の反射コーティング材５１と除去コーティング材５３とを組み合わせ、これらの反射コーティング材５１と除去コーティング材５３との組により、回転軸周りに周方向に間隔をあけてガラス部材５５をコーティングすることとすればよい。

このようにすることで、１つのガラス部材５５により、反射コーティング材５１による反射レーザ光の反射特性と除去コーティング材５３による反射レーザ光の除去特性とを兼ねることができ、保持部を小型化することができる。

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

また、例えば、上記各実施形態およびその変形例においては、検出ユニット３１が、グレーティング等の分光素子３５を備えることとしたが、これに代えて、境界波長が連続可変のグラデーションＤＭを採用し、所望の波長の蛍光を選択して検出することができるようにしてもよい。また、３２セルのライン検出器である検出器３７を例示して説明したが、これに代えて、点検出器を採用することとしてもよい。

５励起ダイクロイックミラー（分岐部材）
６ミラーターレット（分岐部材保持部）
７走査部
１５対物レンズ
１７ノッチフィルタ（除去部材）
１８フィルタターレット（除去部材保持部）
２７連動機構
３１モータ（駆動部）
５１反射コーティング材
５３除去コーティング材
５５ガラス部材
１００，２００レーザ顕微鏡

Claims

光源から発せられた励起レーザ光を標本上で走査させる走査部と、
該走査部により走査される励起レーザ光を前記標本に照射し、該標本から戻る戻り光を集光する対物レンズと、
互いに波長特性が異なり、前記対物レンズにより集光された戻り光の光路を励起レーザ光の光路から分岐させる複数の分岐部材と、
これらの分岐部材を戻り光の光路に選択的に配置可能に保持する分岐部材保持部と、
互いに波長特性が異なり、前記分岐部材により分岐された戻り光の内、前記励起レーザ光の反射光のみを除去する複数のノッチフィルタである複数の除去部材と、
これらの除去部材を戻り光の光路に選択的に配置可能に保持する除去部材保持部と、
前記分岐部材保持部による前記分岐部材の切り替え動作と前記除去部材保持部による前記除去部材の切り替え動作とを連動させる連動機構と、
該連動機構を介して前記分岐部材保持部および前記除去部材保持部を同期して駆動する単一の駆動部と、
前記除去部材を通過した前記戻り光を分光する分光素子と、
該分光素子により分光されたスペクトル成分を検出する検出部とを備えるレーザ顕微鏡。
光源から発せられた励起レーザ光を標本上で走査させる走査部と、
該走査部により走査される励起レーザ光を前記標本に照射し、該標本から戻る戻り光を集光する対物レンズと、
互いに波長特性が異なり、前記対物レンズにより集光された戻り光の光路を励起レーザ光の光路から分岐させる複数の分岐部材と、
互いに波長特性が異なり、前記分岐部材により分岐された戻り光の内、前記励起レーザ光の反射光のみを除去する複数のノッチフィルタである複数の除去部材と、
同時に使用する前記分岐部材および除去部材の組ごとに、これらの分岐部材および除去部材の組を戻り光の光路に選択的に配置可能に保持する保持部と、
該保持部を駆動する駆動部と、
前記除去部材を通過した前記戻り光を分光する分光素子と、
該分光素子により分光されたスペクトル成分を検出する検出部とを備えるレーザ顕微鏡。
前記分岐部材および前記除去部材が板状に形成されており、前記分岐部材および除去部材の組ごとに、前記分岐部材および前記除去部材が互いに平行かつ前記戻り光の光路に対して傾いて配置されている請求項２に記載のレーザ顕微鏡。
前記分岐部材が、前記光源からの励起レーザ光を前記対物レンズに向けて反射する一方、前記標本からの戻り光を透過させる特性を有し、
前記除去部材が、同時に使用される前記分岐部材に対して、該分岐部材の出射面側における戻り光の透過方向に位置をずらして配されている請求項２または請求項３に記載のレーザ顕微鏡。
光源から発せられた励起レーザ光を標本上で走査させる走査部と、
該走査部により走査される励起レーザ光を前記標本に照射し、該標本から戻る戻り光を集光する対物レンズと、
互いに波長特性が異なり、前記対物レンズにより集光された戻り光の光路を励起レーザ光の光路から分岐させる複数の分岐部材と、
互いに波長特性が異なり、前記分岐部材により分岐された戻り光の内、前記励起レーザ光の反射光を除去する複数の除去部材と、
同時に使用する前記分岐部材および除去部材の組ごとに、これらの分岐部材および除去部材の組を戻り光の光路に選択的に配置可能に保持する保持部と、
該保持部を駆動する駆動部とを備え、
前記分岐部材が、前記光源からの励起レーザ光を前記対物レンズに向けて反射する一方、前記標本からの戻り光を透過させる特性を有し、
前記除去部材が、同時に使用される前記分岐部材に対して、該分岐部材の出射面側における戻り光の透過方向に位置をずらして配されているレーザ顕微鏡。
前記除去部材が、前記戻り光の内、前記標本において発生する蛍光を透過させる特性を有し、
前記分岐部材の出射面側における戻り光の透過方向に沿って、同時に使用される複数の前記除去部材が順次位置をずらして配置されている請求項４または請求項５に記載のレーザ顕微鏡。
前記分岐部材と前記除去部材が、前記反射光の透過を妨げる共通の特性を有し、
前記除去部材により前記反射光の透過を妨げるバンド幅が前記分岐部材により前記反射光の透過を妨げるバンド幅よりも広い請求項１から請求項６のいずれかに記載のレーザ顕微鏡。
前記分岐部材を透過し前記除去部材に入射する戻り光の光路上に配置されたλ／２板を備え、
前記分岐部材および前記除去部材が前記反射光のＳ偏光の透過を妨げる特性を有する請求項２から請求項７のいずれかに記載のレーザ顕微鏡。
光源から発せられた励起レーザ光を標本上で走査させる走査部と、
該走査部により走査される励起レーザ光を前記標本に照射し、該標本から戻る戻り光を集光する対物レンズと、
互いに波長特性が異なり、前記対物レンズにより集光された戻り光の光路を励起レーザ光の光路から分岐させる複数の分岐部材と、
互いに波長特性が異なり、前記分岐部材により分岐された戻り光の内、前記励起レーザ光の反射光を除去する複数の除去部材と、
同時に使用する前記分岐部材および除去部材の組ごとに、これらの分岐部材および除去部材の組を戻り光の光路に選択的に配置可能に保持する保持部と、
該保持部を駆動する駆動部と、
前記分岐部材を透過し前記除去部材に入射する戻り光の光路上に配置されたλ／２板とを備え、
前記分岐部材および前記除去部材が前記反射光のＳ偏光の透過を妨げる特性を有するレーザ顕微鏡。
前記分岐部材が、前記光源からの励起レーザ光を前記対物レンズに向けて反射する一方、前記標本からの戻り光を透過させる板状のダイクロイックミラーであり、
前記除去部材が、前記分岐部材を透過した戻り光の内、前記標本において発生する蛍光を透過させる板状のノッチフィルタであり、
これらの前記分岐部材および前記除去部材が前記反射光のＳ偏光の通過を妨げる特性を有し、前記分岐部材を通過した前記反射光のＰ偏光成分が前記除去部材に対してＳ偏光成分となるように、前記除去部材が前記分岐部材に対して傾いて配されている請求項２から請求項７のいずれかに記載のレーザ顕微鏡。
前記分岐部材が、前記光源からの励起レーザ光を前記対物レンズに向けて反射する一方、前記標本からの戻り光を透過させるダイクロイックミラーであり、
前記除去部材が、前記分岐部材を透過した戻り光の内、前記標本において発生する蛍光を透過させるノッチフィルタであり、戻り光を垂直に入射させる傾きを有して配されている請求項２から請求項５のいずれかに記載のレーザ顕微鏡。
光源から発せられた励起レーザ光を標本上で走査させる走査部と、
該走査部により走査される励起レーザ光を前記標本に照射し、該標本から戻る戻り光を集光する対物レンズと、
互いに波長特性が異なり、前記対物レンズにより集光された戻り光の光路を励起レーザ光の光路から分岐させる複数の分岐部材と、
互いに波長特性が異なり、前記分岐部材により分岐された戻り光の内、前記励起レーザ光の反射光を除去する複数の除去部材と、
同時に使用する前記分岐部材および除去部材の組ごとに、これらの分岐部材および除去部材の組を戻り光の光路に選択的に配置可能に保持する保持部と、
該保持部を駆動する駆動部と、
前記保持部により戻り光の光路に選択的に配置可能に保持された平板状のガラス部材とを備え、
前記分岐部材が、反射光を反射する特性を有し、前記ガラス部材における戻り光の入射面にコーティングされた反射コーティング材であり、
前記除去部材が、前記ガラス部材における戻り光の出射面にコーティングされた除去コーティング材であるレーザ顕微鏡。