JP6326098B2

JP6326098B2 - 顕微鏡装置

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Publication number: JP6326098B2
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Inventors: 本田　進; 進本田
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Priority date: 2016-08-15
Filing date: 2016-08-15
Publication date: 2018-05-16
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Description

本発明は、顕微鏡装置に関するものである。

従来、複数のダイクロイックミラーを光路上に切替可能に備えるレーザ走査型の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、ダイクロイックミラーごとの画像取得時の画像ずれ情報を予め記憶しておき、いずれかのダイクロイックミラーを選択すると、コンピュータにより、選択されたダイクロイックミラーに対応する画像ずれ情報に基づいてＸＹスキャナを制御することで、ダイクロイックミラーごとの厚さ寸法や光路上に配置されたときの傾きに起因して発生する取得画像のずれを補正することとしている。

特開平１１−５２２５２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の顕微鏡装置のようにＸＹスキャナを制御したとしても、ダイクロイックミラーのような光路分岐部を切替えると、光路分岐部ごとの加工精度や取付精度に起因して、照明光が対物レンズの瞳位置の中心を通らずに中心から外れてしまい、画像の明るさが低減して精度よく観察することができないという不都合がある。

本発明は、光路分岐部を切替えながら、明るい画像により標本を観察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。

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照明光を光軸に交差する方向に平行移動可能なシフト機構と、前記照明光を標本上で走査させる第１走査部と、前記第１走査部による走査速度と異なる走査速度で前記照明光を標本上で走査可能な第２走査部と、該第２走査部による前記照明光の走査と前記第１走査部による前記照明光の走査とを切替える切替機構と、前記第１走査部または前記第２走査部によって走査される前記照明光を前記標本に照射し、該照明光が照射されることにより前記標本から戻る戻り光を集光する対物レンズと、該対物レンズにより集光された前記戻り光を検出する検出部と、前記照明光および前記戻り光の光路上に挿脱可能に配置され、前記照明光の光路と前記戻り光の光路とを分岐させる複数の光路分岐部と、前記光路上に配置する前記光路分岐部を切替える切替部と、前記光路分岐部ごとに対応付けられる前記対物レンズの瞳位置における前記照明光の透過位置のずれ情報を記憶するとともに、前記第１走査部により前記照明光を走査したときの前記透過位置のずれ情報および前記第２走査部により前記照明光を走査したときの前記透過位置のずれ情報を記憶する記憶部と、前記切替部により前記光路上に配置された前記光路分岐部に対応付けられて前記記憶部に記憶されている前記透過位置のずれ情報と、前記第１走査部および前記第２走査部のうち前記照明光を走査させるように前記切替機構により切替えられた一方に対応付けられて前記記憶部に記憶されている前記透過位置のずれ情報とに基づいて、前記シフト機構を制御する制御部とを備え、複数の前記光路分岐部が、前記光路を分岐させる波長特性が互いに異なり、前記切替機構が、前記照明光を、前記第１走査部を経由する光路と前記第２走査部を経由する光路の一方を通過するように偏向させる反射素子と、この反射素子を前記照明光の光路に挿脱する挿脱機構とを備える顕微鏡装置を提供する。

本発明によれば、光源から発せられた照明光が、走査部によって走査されて、切替部によって光路上に配置されたいずれかの光路分岐部を介して対物レンズによって標本に照射され、標本から戻る戻り光が、対物レンズによって集光されてその光路分岐部を介して検出部によって検出されることにより、標本の画像を取得して観察することができる。

ここで、光路分岐部を切替えると、光路分岐部ごとの加工精度や取付精度に起因して、対物レンズの瞳位置の透過位置にずれが生じて、画像の明るさが低減することがある。

この場合において、光路上に配置する光路分岐部を切替えると、制御部により、光路上に配置された光路分岐部に対応付けられて記憶部に記憶されている対物レンズの瞳位置における照明光の透過位置のずれ情報に基づいてシフト機構を制御することで、光路分岐部ごとの加工精度や取付精度に関わらず、照明光を対物レンズの瞳位置の中心を透過させることできる。これにより、使用する光路分岐部ごとに、標本に無駄なく照明光を照射して画像の明るさが低減するのを補正することができる。
したがって、複数の光路分岐部を切替えながら、明るい画像により標本を観察することができる。

上記発明においては、前記シフト機構が、前記光源と前記第１走査部および前記第２走査部との間の前記光路上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、走査部により走査される前に照明光をシフトさせて、照明光を対物レンズの瞳位置の中心を精度よく透過させることができる。また、走査部の手前、すなわち、走査部よりも光源側で照明光のシフトずれが補正されるので、例えば、照明光としてのレーザビームが走査部としてのガルバノスキャナのミラー面から外れないようにすることができる。

また、上記発明においては、前記光路分岐部が、前記照明光の光路と前記戻り光の光路とを分岐する。
このように構成することで、標本に使用する蛍光色素に応じて切替部により光路上に配置する光分岐部を切替えた場合に、光路分岐部ごとの加工精度や取付精度に関わらず、標本の所望の明るい蛍光画像を取得することができる。

また、上記発明においては、前記光路分岐部が、前記照明光および戻り光の光路と、他の光源から発せられた他の照明光および該他の照明光が前記標本に照射されることにより該標本から戻る他の戻り光の光路とを分岐することとしてもよい。
このように構成することで、光路分岐部を用いて他の光源を用いた標本の観察と組合せた場合に、光路分岐部ごとの加工精度や取付精度に関わらず、明るい画像を取得することができる。
上記発明においては、前記光路分岐部が、前記照明光の光路と前記戻り光の光路とを分岐する複数の第１光路分岐部、および、前記照明光および戻り光の光路と、他の光源から発せられた他の照明光および該他の照明光が前記標本に照射されることにより該標本から戻る他の戻り光の光路とを分岐する複数の第２光路分岐部であってもよい。

また、本発明の参考例としての発明においては、前記第１走査部による走査速度と異なる走査速度で前記照明光を標本上で走査可能な第２走査部と、該第２走査部による前記照明光の走査と前記第１走査部による前記照明光の走査とを切替える切替機構とを備え、前記記憶部が、前記第１走査部により前記照明光を走査したときの前記透過位置のずれ情報を記憶するとともに、前記第２走査部により前記照明光を走査したときの前記透過位置のずれ情報を記憶し、前記制御部が、前記切替機構による切替えに応じて、前記第１走査部により前記照明光を走査させる場合に、前記第１走査部に対応付けられて記憶されている前記透過位置のずれ情報に基づいて前記シフト機構を制御し、前記第２走査部により前記照明光を走査させる場合に、前記第２走査部に対応付けられて記憶されている前記透過位置のずれ情報に基づいて前記シフト機構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、第２走査部を用いた場合の光路分岐部ごとの加工精度や取付精度に起因して発生する対物レンズの瞳位置における照明光の透過位置のずれを補正するとともに、切替機構により第１走査部から第２走査部に切替えたときに発生する対物レンズの瞳位置における照明光の透過位置のずれを補正することができる。したがって、標本の所望の明るい蛍光画像を取得することができる。そして、第１走査部を用いた標本の観察だけでなく、第２走査部を用いて照明光をより速い速度で走査させて、画像を迅速に取得して標本を観察することもできる。

本発明によれば、光路分岐部を切替えながら、明るい画像により標本を観察することができるという効果を奏する。

本発明の第１実施形態に係る顕微鏡装置を示す概略構成図である。図１の光軸移動部の平行平面板を示す斜視図である。走査部の補正値に関するテーブルおよび光軸移動部の補正値に関するテーブルを示す図である。ダイクロイックミラーの加工精度や取付精度に起因して生じるレーザ光の光軸のずれを示す図である。図４のレーザ光の光軸のずれを走査部の制御により補正した様子を示す図である。図４のレーザ光の光軸のずれを光軸移動部の制御により補正した様子を示す図である。図４のレーザ光の光軸のずれを走査部および光軸移動部の制御により補正した様子を示す図である。本発明の第２実施形態に係る顕微鏡装置を示す概略構成図である。走査部の補正値に関するテーブルと光軸移動部の補正値に関するテーブルと第２走査部の補正値に関するテーブルと切替機構の補正値に関するテーブルとを示す図である。本発明の第２実施形態の変形例に係る顕微鏡装置を示す概略構成図である。走査部の補正値に関するテーブルと第２走査部の補正値に関するテーブルとを示す図である。

〔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。
本実施形態に係る顕微鏡装置１００は、図１に示されるように、標本（図示略）が載置されるステージ１１と、レーザ光（照明光）を発するレーザ光源（光源）１３と、レーザ光源１３から発せられたレーザ光を反射して標本上で走査させる走査部２１と、走査部２１により反射されたレーザ光を集光する瞳投影レンズ（ＰＬ）２３と、瞳投影レンズ２３により集光されたレーザ光をコリメートする結像レンズ（ＴＬ）２５と、結像レンズ２５によりコリメートされたレーザ光を標本に照射し、標本において発生する蛍光（戻り光）を集光する対物レンズ２９と、レーザ光の光路と蛍光の光路とを分岐する切替可能な複数の励起ダイクロイックミラー（励起ＤＭ、光路分岐部）１７と、励起ダイクロイックミラー１７によりレーザ光の光路から光路が分岐された蛍光を検出する検出器（検出部）３１とを備えている。
図１において、符号１９，２７はそれぞれ反射ミラーを示している。

走査部２１としては、例えば、近接ガルバノミラースキャナ（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、これら一対のガルバノミラーの中間に対物レンズ２９の瞳位置の共役位置が位置しているＸＹガルバノスキャナ）を用いることができる。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１７は、透過波長および反射波長の特性が互いに異なり、励起ＤＭターレット（切替部）１８に取付けられている。
励起ＤＭターレット１８は、レーザ光源１３と走査部２１との間に配置されており、回転軸（図１において、一点鎖線で示す。）回りに回転可能に設けられている。

この励起ＤＭターレット１８には、回転軸周りに周方向に間隔をあけて複数の励起ダイクロイックミラー１７が配置されており、励起ＤＭターレット１８を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１７をレーザ光および蛍光の光路上に配置することができるようになっている。

検出器３１としては、例えば、ＰＭＴ（ＰｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒＴｕｂｅ、光電子増倍管）を用いることができる。検出器３１により蛍光が検出されると、その蛍光の強度に基づいて、図示しない画像生成部により標本の画像が生成されるようになっている。

また、顕微鏡装置１００は、レーザ光源１３から発せられたレーザ光を光軸に交差する方向に平行移動可能な光軸移動部（シフト機構）１５と、励起ダイクロイックミラー１７ごとに対応付けられた標本の画像のずれに関する情報と明るさに関する情報を記憶する記憶部（記憶部）３３と、励起ＤＭターレット１８、走査部２１および光軸移動部１５を制御する制御部（制御部）３５と、ユーザからの指示を制御部３５に伝える入力部（図示略）や制御部３５からの出力結果をユーザに伝達する表示部（図示略）を含むユーザインタフェイス部（ソフトウェア）３７とを備えている。

光軸移動部１５は、レーザ光源１３と励起ＤＭターレット１８との間の光路上に配置されている。また、光軸移動部１５は、図２に示すように、レーザ光を透過させるプリズムのような平行平面板１６を備えており、レーザ光の光軸に対して互いに直交する２軸（Ｘ軸およびＹ軸）回りに平行平面板１６を回転させることができるようになっている。

そして、光軸移動部１５は、平行平面板１６をＸ軸回りまたはＹ軸回りに回転させることにより、平行平面板１６に対するレーザ光の入射角度を変えて、入射角度に応じてレーザ光を平行移動、すなわち、シフトさせることができるようになっている。

記憶部３３は、標本の画像のずれに関する情報として、励起ダイクロイックミラー１７ごとに対応付けられる対物レンズ２９の瞳位置におけるレーザ光の入射角度のずれ情報と、標本の画像の明るさに関する情報として、同じく励起ダイクロイックミラー１７ごとに対応付けられる対物レンズ２９の瞳位置におけるレーザ光の透過位置のずれ情報を記憶するようになっている。

また、記憶部３３は、図３に示すように、各励起ダイクロイックミラー１７（例えば、励起ＤＭ１７Ａ、励起ＤＭ１７Ｂ、励起ＤＭ１７Ｃ、励起ＤＭ１７Ｄ。）と、対物レンズ２９の瞳位置におけるレーザ光の入射角度のずれ情報に対応する走査部２１の補正値（例えば、補正値Ａ１、補正値Ｂ１、補正値Ｃ１、補正値Ｄ１。）とを対応付けたテーブルＴ１と、各励起ダイクロイックミラー１７と、対物レンズ２９の瞳位置におけるレーザ光の透過位置のずれ情報に対応する光軸移動部１５の補正値（例えば、補正値Ａ２、補正値Ｂ２、補正値Ｃ２、補正値Ｄ２。）とを対応付けたテーブルＴ２とを有している。

制御部３５は、ユーザインタフェイス部３７を介して入力されるユーザの指示に従い、励起ＤＭターレット１８を制御していずれかの励起ダイクロイックミラー１７を光路上に配置するようになっている。また、制御部３５は、光路上に配置した励起ダイクロイックミラー１７に対応付けられて記憶部３３に記憶されている入射角度のずれ情報に基づいて、走査部２１を制御するようになっている。

具体的には、制御部３５は、励起ＤＭターレット１８により励起ダイクロイックミラー１７が切替えられる度に、記憶部３３のテーブルＴ１から対応する補正値を読み出して、励起ダイクロイックミラー１７の切替の前後で対物レンズ２９の瞳位置におけるレーザ光の入射角度が一致するように、走査部２１のガルバノミラーの揺動角度を変更するようになっている。

また、制御部３５は、光路上に配置された励起ダイクロイックミラー１７に対応付けられて記憶部３３に記憶されているレーザ光の透過位置のずれ情報に基づいて、光軸移動部１５を制御するようになっている。具体的には、制御部３５は、励起ＤＭターレット１８により励起ダイクロイックミラー１７が切替えられる度に、記憶部３３のテーブルＴ２から対応する補正値を読み出して、レーザ光が対物レンズ２９の瞳位置の中心を透過するように、光軸移動部１５の平行平面板１６の回転角度を変更するようになっている。

このように構成された顕微鏡装置１００の作用について説明する。
本実施形態に係る顕微鏡装置１００により標本を観察するには、例えば、標本に所定の蛍光色素を導入した後、ユーザインタフェイス部３７を介して制御部３５により、励起ＤＭターレット１８を制御していずれかの励起ダイクロイックミラー１７を光路上に配置し、レーザ光源１３からレーザ光を発生させる。

レーザ光源１３から発せられたレーザ光は、光軸移動部１５を透過して励起ダイクロイックミラー１７により反射された後、反射ミラー１９を介して走査部２１のガルバノミラーにより反射される。そして、走査部２１により反射されたレーザ光は、瞳投影レンズ２３、結像レンズ２５および反射ミラー２７を介して対物レンズ２９によりステージ１１上の標本に照射される。これにより、走査部２１のガルバノミラーの揺動角度に応じて標本上でレーザ光が走査される。

レーザ光が照射されることにより標本において蛍光が発生すると、その蛍光は対物レンズ２９により集光された後、反射ミラー２７、結像レンズ２５、瞳投影レンズ２３、走査部２１、反射ミラー１９を介してレーザ光の光路を逆方向に戻る。そして、蛍光は、同一の励起ダイクロイックミラー１７を透過してレーザ光の光路から光路が分岐され、検出器３１により検出される。これにより、検出器３１によって検出された蛍光の強度に基づいて、画像生成部によって標本の画像が生成される。

そして、励起ＤＭターレット１８により光路上に配置する励起ダイクロイックミラー１７を切替えることで、標本の所望の蛍光画像を取得して標本を観察することができる。

ここで、励起ダイクロイックミラー１７は、それぞれの加工精度や取付精度、例えば、厚さ寸法や光路上に配置されたときの傾きが異なる。そのため、励起ダイクロイックミラー１７を切替えると、図４に示すように、その厚さ寸法や傾きに起因して反射角度が異なり、標本におけるレーザ光の照射位置にずれが生じて、取得される標本の画像間に位置ずれが発生したり、対物レンズ２９の瞳位置の透過位置にずれが生じて、画像の明るさが低減したりすることがある。図４において、符号Ｐは、画像の中心を走査しているときのレーザ光の光路を示し、符号Ｑは、標本におけるレーザ光の照射位置にずれが生じたときのレーザ光の光路を示している。図５，６，７において同様である。

この場合において、光路上に配置する励起ダイクロイックミラー１７を切替えると、制御部３５により、光路上に配置された励起ダイクロイックミラー１７に対応付けられて記憶部３３に記憶されている対物レンズ２９の瞳位置におけるレーザ光の入射角度のずれ情報および対物レンズ２９の瞳位置におけるレーザ光の透過位置のずれ情報に対応する補正値が各テーブルＴ１，Ｔ２からそれぞれ読み出されて、走査部２１と光軸移動部１５が制御される。

具体的には、制御部３５により、図５に示すように、光路上に配置された励起ダイクロイックミラー１７に対応する走査部２１の補正値に従い走査部２１のガルバノミラーの揺動角度が変更され、励起ダイクロイックミラー１７を切替える前後で対物レンズ２９の瞳位置におけるレーザ光の入射角度が一致させられる。これにより、励起ダイクロイックミラー１７ごとの加工精度や取付精度に関わらず、標本の同一箇所に照明光を照射して、画像間の位置ずれを補正することができる。図５において、符号Ｒは、走査部２１により補正したときのレーザ光の光路を示している。図７において同様である。

また、制御部３５により、図６に示すように、その励起ダイクロイックミラー１７に対応する光軸移動部１５の補正値に従い光軸移動部１５の平行平面板１６の回転角度が変更され、レーザ光がシフトして対物レンズ２９の瞳位置の中心を透過させられる。これにより、同じく励起ダイクロイックミラー１７ごとの加工精度や取付精度に関わらず、標本に無駄なくレーザ光を照射して、画像の明るさが低減するのを補正することができる。図６において、符号Ｓは、光軸移動部１５により補正したときのレーザ光の光路を示している。

したがって、制御部３５により、図７に示すように、光路上に配置する励起ダイクロイックミラー１７を切替える度に走査部２１および光軸移動部１５を制御して、対物レンズ２９の瞳位置におけるレーザ光の入射角度および対物レンズ２９の瞳位置におけるレーザ光の透過位置を補正することで、励起ダイクロイックミラー１７ごとの加工精度や取付精度に関わらず、標本の同一箇所に無駄なくレーザ光を照射することができる。図７において、符号Ｕは、走査部２１および光軸移動部１５により補正したときのレーザ光の光路を示している。

以上説明したように、本実施形態に係る顕微鏡装置によれば、光路上に配置する励起ダイクロイックミラー１７を切替える度に、対物レンズ２９の瞳位置におけるレーザ光の入射角度および透過位置を補正して、画像間に位置ずれがない明るい画像により標本を観察することができる。

本実施形態においては、光源として、所定の波長域のレーザ光を発振するレーザ光源１３を例示して説明したが、これに代えて、互いに異なる波長域のレーザ光を発振する複数のレーザ光源を備え、いずれかのレーザ光源から選択的にレーザ光を発振することができるようにしてもよい。

本実施形態においては、光軸移動部１５、励起ＤＭターレット１８および走査部２１を１つの制御部３５により制御することとしたが、例えば、光軸移動部１５、励起ＤＭターレット１８、走査部２１ごとに個別に制御する独立した３つの制御部を備えることとしてもよい。また、その場合は、記憶部３３に代えて、走査部２１を制御する制御部に接続された走査部２１の補正値を記憶する記憶部と、光軸移動部１５を制御する制御部に接続された光軸移動部の補正値を記憶する記憶部とを別個に設けることとしてもよい。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る顕微鏡装置について説明する。
本実施形態に係る顕微鏡装置２００は、図８に示すように、走査部２１とは別個に設けられた第２走査部（第２走査部）１２１と、走査部２１と第２走査部１２１とを切替える切替機構１４２とを備える点で第１実施形態と異なる。
以下、第１実施形態に係る顕微鏡装置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。

第２走査部１２１としては、例えば、レゾナント（共振）スキャナを用いることができる。この第２走査部１２１は、制御型ガルバノスキャナのような走査部２１よりも速い速度でレーザ光を走査することができるようになっている。第２走査部１２１として、レゾナントスキャナのように偏向角度の自在な制御ができない走査機構を用いる場合は、例えば、スキャナ全体を回動させる角度補正機構（図示略）等を別に設けることとすればよい。このようにすることで、第２走査部１２１の角度補正が可能となる。

切替機構１４２は、反射ミラー１９と走査部２１との間の光路上に挿脱可能な反射ミラー１４１Ａと、走査部２１と瞳投影レンズ２３との間の光路上に挿脱可能な反射ミラー１４１Ｂとを備えており、これら２つの反射ミラー１４１Ａ，１４１Ｂを一体的に挿脱させることができるようになっている。

記憶部３３は、図９に示すように、走査部２１を用いる場合の補正データとしての走査部２１の補正値に関するテーブルＴ１および光軸移動部１５の補正値に関するテーブルＴ２の他、第２走査部１２１を用いる場合の補正データを有している。すなわち、記憶部３３は、切換機構１４２により第２走査部１２１を選択した場合の補正データとして、各励起ダイクロイックミラー１７と、対物レンズ２９の瞳位置におけるレーザ光の入射角度のずれ情報に対応する第２走査部１２１の補正値（例えば、補正値Ａ３、補正値Ｂ３、補正値Ｃ３、補正値Ｄ３。）とを対応付けたテーブルＴ３と、各励起ダイクロイックミラー１７と、対物レンズ２９の瞳位置におけるレーザ光の透過位置のずれ情報に対応する光軸移動部１５の補正値（例えば、補正値Ａ４、補正値Ｂ４、補正値Ｃ４、補正値Ｄ４。）とを対応付けたテーブルＴ４とを有している。

制御部３５は、ユーザインタフェイス部３７を介して入力されるユーザの指示に従い、走査部２１が用いられる場合に、切替機構１４２の反射ミラー１４１Ａ，１４１Ｂをそれぞれ光路上から脱離するようになっている。これにより、反射ミラー１９により反射されたレーザ光が走査部２１を介して瞳投影レンズ２３に入射される一方、瞳投影レンズ２３を透過した蛍光が走査部２１を介して反射ミラー１９により反射されて光路を戻るようになっている。

また、制御部３５は、第２走査部１２１が用いられる場合に、切替機構１４２のミラー１４１Ａ，１４１Ｂをそれぞれ光路上に挿入するようになっている。これにより、反射ミラー１９により反射されたレーザ光が反射ミラー１４１Ａ、第２走査部１２１および反射ミラー１４１Ｂを介して瞳投影レンズ２３に入射される一方、瞳投影レンズ２３を透過した蛍光が反射ミラー１４１Ｂ、第２走査部１２１および反射ミラー１４１Ａを介して反射ミラー１９におり反射されて光路を戻るようになっている。

そして、制御部３５は、切替機構１４２により、走査部２１と第２走査部１２１とが切替えられる度に、記憶部３３のテーブルＴ３から対応する補正値を読み出して、対物レンズ２９の瞳位置におけるレーザ光の入射角度が一致するように、走査部２１のガルバノミラーの揺動角度または第２走査部１２１の角度を変更するようになっている。また、制御部３５は、記憶部３３のテーブルＴ４から対応する補正値を読み出して、レーザ光が対物レンズ２９の瞳位置の中心を透過するように、光軸移動部１５の平行平面板１６の回転角度を変更するようになっている。これにより、切替機構１４２により走査部２１と第２走査部１２１とを切替えたときに発生する対物レンズ２９の瞳位置におけるレーザ光の入射角度のずれおよび透過位置のずれを補正することができる。

また、制御部３５は、第２走査部１２１が用いられている場合において、励起ＤＭターレット１８により励起ダイクロイックミラー１７が切替えられる度に、記憶部３３のテーブルＴ３およびテーブルＴ４からそれぞれ対応する補正値を読み出して、励起ダイクロイックミラー１７の切替の前後で対物レンズ２９の瞳位置におけるレーザ光の入射角度が一致するとともに、レーザ光が対物レンズ２９の瞳位置の中心を透過するように、走査部１２１の角度および光軸移動部１５の平行平面板１６の回転角度を変更するようになっている。

このように構成された顕微鏡装置２００の作用について説明する。
本実施形態に係る顕微鏡装置２００により標本を観察するにおいて、走査部２１を用いる場合は、第１実施形態と同様であるので説明を省略し、走査部２１から第２走査部１２１に切替えて、第２走査部１２１を用いて標本を観察する場合について説明する。
まず、切替機構１４２により、光路上に反射ミラー１４１Ａ，１４１Ｂを配置する。

この場合、切替機構１４２により走査部２１から第２走査部１２１に切替えることで発生する対物レンズ２９の瞳位置におけるレーザ光の入射角度のずれおよび透過位置のずれを補正する。具体的には、制御部３５により、光路上に現在配置されている励起ダイクロイックミラー１７に対応付けられて記憶部３３に記憶されている対物レンズ２９の瞳位置におけるレーザ光の入射角度のずれ情報に対応する補正値がテーブルＴ３から読み出されて、対物レンズ２９の瞳位置におけるレーザ光の入射角度が一致するように、第２走査部１２１の角度が変更される。

また、制御部３５により、その励起ダイクロイックミラー１７に対応付けられて記憶部３３に記憶されている対物レンズ２９の瞳位置におけるレーザ光の透過位置のずれ情報に対応する補正値がテーブルＴ４から読み出されて、第２走査部１２１により反射されるレーザ光が対物レンズ２９の瞳位置の中心を透過するように、光軸移動部１５の平行平面板１６の回転角度が変更される。

次いで、レーザ光源１３からレーザ光を発生させる。レーザ光源１３から発せられたレーザ光は、光軸移動部１５を透過して励起ダイクロイックミラー１７により反射された後、反射ミラー１９を介して切替機構１４２の反射ミラー１４１Ａにより反射されて第２走査部１２１に入射される。そして、第２走査部１２１により反射されたレーザ光は、切替機構１４２の反射ミラー１４１Ｂにより反射されて、瞳投影レンズ２３、結像レンズ２５および反射ミラー２７を介して対物レンズ２９によりステージ１１上の標本に照射される。これにより、第２走査部１２１の振れ角に応じて標本上でレーザ光が走査される。

レーザ光が照射されることにより標本おいて蛍光が発生すると、その蛍光は対物レンズ２９により集光された後、反射ミラー２７、結像レンズ２５、瞳投影レンズ２３、切替機構１４２の反射ミラー１４１Ｂ、第２走査部１２１、切替機構１４２の反射ミラー１４１Ａおよび反射ミラー１９を介してレーザ光の光路を逆方向に戻る。そして、蛍光は、同一の励起ダイクロイックミラー１７を透過してレーザ光の光路から光路が分岐され、検出器３１により検出される。これにより、検出器３１によって検出された蛍光の強度に基づいて、画像生成部によって標本の画像が生成される。

この場合において、第２走査部１２１を選択している状態で、光路上に配置する励起ダイクロイックミラー１７を切替えると、制御部３５により、光路上に配置された励起ダイクロイックミラー１７に対応付けられて記憶部３３に記憶されている対物レンズ２９の瞳位置におけるレーザ光の入射角度のずれ情報および対物レンズ２９の瞳位置におけるレーザ光の透過位置のずれ情報に対応する補正値がテーブルＴ３，Ｔ４からそれぞれ読み出されて、第２走査部１２１および光軸移動部１５が制御される。

これにより、励起ダイクロイックミラー１７を切替える前後で対物レンズ２９の瞳位置におけるレーザ光の入射角度および対物レンズ２９の瞳位置におけるレーザ光の透過位置が一致するように補正されて、励起ダイクロイックミラー１７ごとの加工精度や取付精度に関わらず、標本の同一箇所に無駄なくレーザ光が照射される。

以上説明したように、本実施形態に係る顕微鏡装置２００によれば、第１走査部２１を用いた標本の観察だけでなく、第２走査部１２１を用いてレーザ光をより速い速度で走査させて、画像を迅速に取得して標本を観察することもできる。

本実施形態においては、光軸移動部１５、励起ＤＭターレット１８、切替機構１４２、走査部２１および第２走査部１２１を１つの制御部３５により制御することとしたが、例えば、これらを個別に制御する独立した５つの制御部を備えることとしてもよい。また、その場合は、記憶部３３に代えて、各制御部に接続された光軸移動部１５、切替機構１４２、走査部２１および第２走査部１２１の補正値をそれぞれ記憶する４つの記憶部を設けることとしてもよい。このようにすることで、駆動時のタイムラグを少なくすることができる。

本実施形態は以下のように変形することができる。
例えば、変形例に係る顕微鏡装置３００は、図１０に示すように、反射ミラー２７に代えて、波長域に応じてレーザ光および蛍光を透過または反射する複数のビームスプリッタ（光路分岐部）２１７を備える第１キューブターレット（切替部）２１８を備えることとしてもよい。また、照明光を発する他の光源２１３と、照明光が照射された標本から戻る戻り光を撮影して標本の画像を取得するＣＣＤ（２次元撮像素子）２３１と、波長域に応じて照明光および戻り光を透過または反射する複数の励起ダイクロイックミラー２２７を備える第２キューブターレット２２８とを備えることとしてもよい。

この場合、光源２１３から発せられ第２キューブターレット２２８の励起ダイクロイックミラー２２７により反射された照明光が、第１キューブターレット２１８のビームスプリッタ２１７を透過することにより、照明光の光路がレーザ光の光路に合成されて、対物レンズ２９により照明光が標本に照射されるようになっていればよい。また、標本から戻り対物レンズ２９により集光された戻り光（例えば、蛍光や反射光）が、第１キューブターレット２１８のビームスプリッタ２１７を透過することにより、レーザ光の光路から光路が分岐され、第２キューブターレット２２８の励起ダイクロイックミラー２２７を透過して、ＣＣＤ２３１に入射されるようになっていればよい。

記憶部３３は、図１１に示すように、走査部２１を用いる場合の補正データとして、テーブルＴ１に代えて、励起ＤＭターレット１８の励起ダイクロイックミラー１７および第１キューブターレット２１８のビームスプリッタ２１７と走査部２１の補正値（例えば、励起ダイクロイックミラー１７Ａおよびビームスプリッタ２１７Ａを選択した場合の補正値ＡＡ１、励起ダイクロイックミラー１７Ｂおよびビームスプリッタ２１７Ａを選択した場合の補正値ＢＡ１等。）とを対応付けたテーブルＴ５と、テーブルＴ２に代えて、励起ダイクロイックミラー１７およびビームスプリッタ２１７と光軸移動部１５の補正値（例えば、励起ダイクロイックミラー１７Ａおよびビームスプリッタ２１７Ａを選択した場合の補正値ＡＡ２、励起ダイクロイックミラー１７Ｂおよびビームスプリッタ２１７Ａを選択した場合の補正値ＢＡ２等。）とを対応付けたテーブルＴ６とを備えることとすればよい。

さらに、記憶部３３は、第２走査部１２１を用いる場合の補正データとして、テーブルＴ３に代えて、励起ダイクロイックミラー１７およびビームスプリッタ２１７と第２走査部１２１の補正値とを対応付けたテーブルＴ７と、テーブルＴ４に代えて、励起ダイクロイックミラー１７およびビームスプリッタ２１７と光軸移動部１５の補正値とを対応付けたテーブルＴ８とを備えることとすればよい。

制御部３５は、ユーザインタフェイス部３７を介して入力されるユーザの指示に従い、第１キューブターレット２１８を制御していずれかのビームスプリッタ２１７を光路上に配置することとすればよい。また、制御部３５は、励起ＤＭターレット１８あるいは第１キューブターレット２１８を切替える度に、記憶部３３に記憶されているテーブルＴ５の走査部２１の補正値あるいはテーブルＴ７の第２走査部１２１の補正値に基づいて、走査部２１あるいは第２走査部１２１を制御して、対物レンズ２９の瞳位置におけるレーザ光の入射角度を補正することとすればよい。また、テーブルＴ６またはテーブルＴ８の光軸移動部１５の補正値に基づいて、光軸移動部１５を制御して、対物レンズ２９の瞳位置におけるレーザ光の透過位置を補正することとすればよい。

本変形例においては、例えば、励起ダイクロイックミラー１７とビームスプリッタ２１７の両方を切替える場合、励起ダイクロイックミラー１７を固定してビームスプリッタ２１７を切替える場合、および、励起ダイクロイックミラー１７を切替えてビームスプリッタ２１７を固定する場合において、それぞれ光路上に配置する励起ダイクロイックミラー１７やビームスプリッタ２１７を切替える度に、制御部３５により、対物レンズ２９の瞳位置におけるレーザ光の入射角度および透過位置を補正することとすればよい。

本変形例においても、光軸移動部１５、励起ＤＭターレット１８、切替機構１４２、走査部２１、第２走査部１２１および第１キューブターレット２１８を１つの制御部３５により制御することとしたが、これらを個別に制御する独立した６つの制御部を備えることとしてもよい。また、その場合は、記憶部３３に代えて、各制御部に接続された光軸移動部１５、切替機構１４２、走査部２１、第２走査部１２１および第１キューブターレット２１８の補正値をそれぞれ記憶する５つの記憶部を備えることとしてもよい。このようにすることで、駆動時のタイムラグを少なくすることができる。

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。例えば、上記各実施形態およびその変形例においては、記憶部３３が補正値のテーブルを有することとしたが、制御部３５が、切替える度に補正値を計算することとしてもよい。

また、上記各実施形態においては、共通の記憶部３３を例示して説明したが、これに代えて、顕微鏡装置１００，２００，３００が、ダイクロイックミラー１７ごとに対応付けられる対物レンズ２９の瞳位置におけるレーザ光の入射角度のずれ情報を記憶する第１記憶部と、ダイクロイックミラー１７ごとに対応付けられる対物レンズ２９の瞳位置におけるレーザ光の透過位置のずれ情報を記憶する第２記憶部とを備えることとしてもよい。

また、上記各実施形態においては、共通の制御部３５を例示して説明したが、これに代えて、顕微鏡装置１００，２００，３００が、励起ＤＭターレット１８により光路上に配置されたダイクロイックミラー１７に対応付けられて記憶部３３に記憶されている対物レンズ２９の瞳位置におけるレーザ光の入射角度のずれ情報に基づいて走査部２１を制御する第１制御部と、そのダイクロイックミラー１７に対応付けられて記憶部３３に記憶されている対物レンズ２９の瞳位置におけるレーザ光の透過位置のずれ情報に基づいて、光軸移動部１５を制御する第２制御部とを備えることとしてもよい。

１３レーザ光源（光源）
１５光軸移動部（シフト機構）
１７励起ダイクロイックミラー（光路分岐部）
１８励起ＤＭターレット（切替部）
２１走査部
２９対物レンズ
３１検出器（検出部）
３３記憶部（記憶部）
３５制御部（制御部）
１００，２００，３００顕微鏡装置
１２１第２走査部（第２走査部）
１４２切替機構
２１７ビームスプリッタ（光路分岐部）
２１８第１キューブターレット（切替部）

Claims

光源から発せられた照明光を光軸に交差する方向に平行移動可能なシフト機構と、
前記照明光を標本上で走査させる第１走査部と、
前記第１走査部による走査速度と異なる走査速度で前記照明光を標本上で走査可能な第２走査部と、
該第２走査部による前記照明光の走査と前記第１走査部による前記照明光の走査とを切替える切替機構と、
前記第１走査部または前記第２走査部によって走査される前記照明光を前記標本に照射し、該照明光が照射されることにより前記標本から戻る戻り光を集光する対物レンズと、
該対物レンズにより集光された前記戻り光を検出する検出部と、
前記照明光および前記戻り光の光路上に挿脱可能に配置され、前記照明光の光路と前記戻り光の光路とを分岐させる複数の光路分岐部と、
前記光路上に配置する前記光路分岐部を切替える切替部と、
前記光路分岐部ごとに対応付けられる前記対物レンズの瞳位置における前記照明光の透過位置のずれ情報を記憶するとともに、前記第１走査部により前記照明光を走査したときの前記透過位置のずれ情報および前記第２走査部により前記照明光を走査したときの前記透過位置のずれ情報を記憶する記憶部と、
前記切替部により前記光路上に配置された前記光路分岐部に対応付けられて前記記憶部に記憶されている前記透過位置のずれ情報と、前記第１走査部および前記第２走査部のうち前記照明光を走査させるように前記切替機構により切替えられた一方に対応付けられて前記記憶部に記憶されている前記透過位置のずれ情報とに基づいて、前記シフト機構を制御する制御部とを備え、
複数の前記光路分岐部が、前記光路を分岐させる波長特性が互いに異なり、
前記切替機構が、前記照明光を、前記第１走査部を経由する光路と前記第２走査部を経由する光路の一方を通過するように偏向させる反射素子と、この反射素子を前記照明光の光路に挿脱する挿脱機構とを備える顕微鏡装置。
前記シフト機構が、前記光源と前記第１走査部および前記第２走査部との間の前記光路上に配置されている請求項１に記載の顕微鏡装置。
前記光路分岐部が、前記照明光および戻り光の光路と、他の光源から発せられた他の照明光および該他の照明光が前記標本に照射されることにより該標本から戻る他の戻り光の光路とを分岐する請求項１または請求項２に記載の顕微鏡装置。
前記光路分岐部が、前記照明光の光路と前記戻り光の光路とを分岐する複数の第１光路分岐部、および、前記照明光および戻り光の光路と、他の光源から発せられた他の照明光および該他の照明光が前記標本に照射されることにより該標本から戻る他の戻り光の光路とを分岐する複数の第２光路分岐部である請求項１または請求項２に記載の顕微鏡装置。