JP6494223B2

JP6494223B2 - 多光子励起型観察システム

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Publication number: JP6494223B2
Application number: JP2014182579A
Authority: JP
Inventors: 土屋　敦宏; 敦宏土屋; 斎藤　良治; 良治斎藤; 佐々木　浩; 浩佐々木; 上野　牧男; 牧男上野
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Priority date: 2014-09-08
Filing date: 2014-09-08
Publication date: 2019-04-03
Anticipated expiration: 2034-09-08
Also published as: JP2016057405A

Description

本発明は、多光子励起型観察システムに関するものである。

従来、光ファイバにより導光する顕微鏡装置が知られている（例えば、特許文献１，２，３参照。）。特許文献１に記載の顕微鏡装置は、１台のレーザ光源から発せられたレーザを多分岐光ファイバにより３台の顕微鏡にそれぞれ導光し、１台のレーザ光源で３台の顕微鏡を使用している。

特許文献２に記載の顕微鏡装置は、レーザ光源と顕微鏡本体とを光ファイバにより接続し、複数の顕微鏡本体間でレーザ光源を兼用可能にしている。特許文献３の顕微鏡装置は、一光子励起観察用の蛍光を検出する分光検出ユニットに対して、光ファイバにより多光子励起観察用の蛍光を導光し、標本の一光子励起観察と多光子励起観察を切り替え可能にしている。

特開平１０−３２５９２４号公報特開２０１１−１０２９７０号公報特開２０１０−２７１５６９号公報

しかしながら、光を高感度に検出可能な光検出器は高価であるところ、特許文献１，２に記載の顕微鏡装置は、顕微鏡の数だけ光検出器が必要なため、複数の顕微鏡をシステムとして安価に提供することができないという問題がある。また、特許文献３に記載の顕微鏡装置も、多光子励起観察を行う複数の顕微鏡間では顕微鏡の数だけ光検出器が必要なため、多光子励起観察を行う複数の顕微鏡をシステムとして安価に提供することができないという問題がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、多光子励起観察を行う複数の顕微鏡をより安価に提供することができる多光子励起型観察システム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レーザ光を走査させる走査部と、該走査部により走査されたレーザ光を標本に集光させる一方、該標本において多光子励起により発生した蛍光を集光する対物レンズとを備える複数の顕微鏡本体と、前記蛍光を検出可能な、前記顕微鏡本体の数よりも少ない数の光検出部と、該光検出部と各前記顕微鏡本体とに接続されて、該顕微鏡本体において前記対物レンズにより集光された前記標本からの蛍光を前記走査部を介さずに前記光検出部に導光可能なリキッドライトガイドとを備え、該リキッドライトガイドと各前記顕微鏡本体および前記リキッドライトガイドと前記光検出部の少なくとも一方が着脱可能に形成されている多光子励起型観察システムを提供する。

本発明によれば、光源から発せられたレーザ光が、いずれかの顕微鏡本体において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ると、その標本において発生して対物レンズにより集光された蛍光が、リキッドライトガイドにより走査部を介さずに光検出部に導光されて検出される。

この場合において、複数の顕微鏡本体間でリキッドライトガイドを付け替えたり、あるいは、複数のリキッドライトガイドを光検出部に付け替えたりすることにより、複数の顕微鏡本体間で高価な光検出部を共用することができる。これにより、多光子励起観察を行う複数の顕微鏡をより安価に提供することができる。

なお、リキッドライトガイドは、柔軟性があるのでフレキシブルな光学配置を可能にするとともに、開口経が比較的大きいので光検出部に対して蛍光を効率的に導光することができる。また、リキッドライトガイドにより、標本において発生した蛍光を走査部を介さずに、すなわち、ディスキャンさせずに光検出部に導光するので、着脱可能なリキッドライトガイドと各顕微鏡本体あるいはリキッドライトガイドと光検出部において高い位置決め精度が要求されなくて済み、複数の顕微鏡本体間での光検出部の切り替えが容易である。

本発明は、光源から発せられたレーザ光を走査させる走査部と、該走査部により走査されたレーザ光を標本に集光させる一方、該標本において多光子励起により発生した蛍光を集光する対物レンズとを備える複数の顕微鏡本体と、前記蛍光を検出可能な、前記顕微鏡本体の数よりも少ない数の光検出部と、該光検出部と各前記顕微鏡本体とを接続して、該顕微鏡本体において前記対物レンズにより集光された前記標本からの蛍光を前記走査部を介さずに前記光検出部に導光する複数のリキッドライトガイドと、前記光検出部と前記複数の顕微鏡本体との間で前記複数のリキッドライトガイドにより形成される前記蛍光の光路を切り替えて、いずれかの前記顕微鏡本体からの前記蛍光を前記光検出部に択一的に入射させる切換部とを備える多光子励起型観察システムを提供する。

本発明によれば、リキッドライトガイドにより形成される蛍光の光路を切換部により切り替えることで、複数の顕微鏡本体間で高価な光検出部を共用することができる。したがって、多光子励起観察を行う複数の顕微鏡をより安価に提供することができる。また、リキッドライトガイドを付け替える手間を省き、光検出部に対する顕微鏡本体の切り替えをより容易にすることができる。

上記発明においては、前記顕微鏡本体が、前記対物レンズにより集光された前記蛍光を前記走査部に戻さずに前記リキッドライトガイドに入射させるダイクロイックミラーのみからなる光検出光学系を備えることとしてもよい。
このように構成することで、光検出光学系として他のレンズ等を用いないので、光検出部をより小型で安価に共用することができる。
上記発明においては、前記顕微鏡本体ごとに個別に接続され、接続されている前記顕微鏡本体の前記走査部を個別に制御する複数の制御装置を備え、前記リキッドライトガイドにより前記光検出部に接続された前記顕微鏡本体に接続されている前記制御装置が、前記走査部の制御を実行するとともに、該走査部の走査位置情報と前記光検出部から出力される蛍光の光強度情報とに基づいて前記標本の画像を生成することとしてもよい。

本発明によれば、多光子励起観察を行う複数の顕微鏡をより安価に提供することができるという効果を奏する。

本発明の第１実施形態に係る多光子励起型観察システムを示す概略構成図である。本発明の第１実施形態の一変形例に係る多光子励起型観察システムを示す概略構成図である。本発明の第２実施形態に係る多光子励起型観察システムを示す概略構成図である。図３の接続機構の斜視図である。図４の接続機構をＹ方向に切断した断面図である。図４の接続機構をファイバ保持部と支持部とに分解した状態を示す図である。図６の支持部材をＹ方向に見た図である。本発明の第２実施形態の第１変形例に係る多光子励起型観察システムを示す概略構成図である。本発明の第２実施形態の第２変形例に係る多光子励起型観察システムを示す概略構成図である。本発明の第２実施形態の第３変形例に係る多光子励起型観察システムを示す概略構成図である。本発明の第２実施形態の第４変形例に係る多光子励起型観察システムを示す概略構成図である。本発明の第２実施形態の第５変形例に係る多光子励起型観察システムを示す概略構成図である。本発明の第２実施形態の第６変形例に係る多光子励起型観察システムを示す概略構成図である。図１３に示す光ファイバの接続パターンの他の例を示す図である。本発明の第１，２実施形態の変形例に係る多光子励起型観察システムを示す概略構成図である。

〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係る多光子励起型観察システムについて図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る多光子励起型観察システム１００は、例えば、図１に示すように、２つの顕微鏡装置１０Ａ，１０Ｂと、これら顕微鏡装置１０Ａ，１０Ｂにより共用する単一のＰＭＴ（ＰｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒＴｕｂｅ、光検出部）１９と、顕微鏡装置１０Ａ，１０ＢとＰＭＴ１９とを接続可能なリキッドライトガイド２０とを備えている。

顕微鏡装置１０Ａ，１０Ｂは同一の構成を有している。具体的には、顕微鏡装置１０Ａ，１０Ｂは、レーザ光を発生するレーザ光源（光源）１Ａ，１Ｂと、標本Ｓにレーザ光を照射する顕微鏡本体５Ａ，５Ｂと、これらレーザ光源１Ａ，１Ｂおよび顕微鏡本体５Ａ，５Ｂを制御したり画像を生成したりする制御装置７Ａ，７Ｂと、制御装置７Ａ，７Ｂにより生成された画像等を表示するモニタ９Ａ，９Ｂとを備えている。

顕微鏡本体５Ａ，５Ｂは、標本Ｓを載置するステージ１１と、レーザ光源１Ａ，１Ｂから発せられたレーザ光を２次元的に走査させるスキャンユニット１３と、スキャンユニット１３により走査されたレーザ光を標本Ｓ上に集光させる一方、標本Ｓにおいて発生した蛍光を集光する対物レンズ１５と、対物レンズ１５により集光された蛍光をスキャンユニット１３に戻さずに検出するための光検出光学系１７とを備えている。

ステージ１１は、載置した標本Ｓを対物レンズ１５の光軸に交差する２次元方向（図１の矢印の方向）に移動可能に設けられている。
スキャンユニット１３は、レーザ光を偏向するガルバノミラーのようなスキャナ（走査部）２１と、スキャナ２１により偏向されたレーザ光を集光させて中間像を結像させる瞳投影レンズ２３と、中間像を結像したレーザ光を略平行光にして対物レンズ１５に入射させる結像レンズ２５とを備えている。

対物レンズ１５は、光軸方向に移動可能に設けられている。
光検出光学系１７は、結像レンズ２５により略平行光に変換されたレーザ光を対物レンズ１５に向けて透過させる一方、対物レンズ１５により集光されてレーザ光の光路を戻る蛍光を反射して光路から分岐させる励起ダイクロイックミラー２７と、励起ダイクロイックミラー２７により分岐された蛍光を集光する集光レンズ２９とを備えている。

励起ダイクロイックミラー２７は、スキャンユニット１３と対物レンズ１５との間に配置されている。
制御装置７Ａ，７Ｂには、ＰＭＴ１９が着脱可能に接続されるようになっている。この制御装置７Ａ，７Ｂは、レーザ光源１Ａ，１Ｂおよびそれぞれのスキャナ２１を制御する他、スキャナ２１によるレーザ光の走査位置に関する走査位置情報とＰＭＴ１９から出力される蛍光の光強度情報とに基づいて、標本Ｓの２次元的な画像を生成するようになっている。

リキッドライトガイド２０は、一端がＰＭＴ１９に固定されている。また、リキッドライトガイド２０は、他端が顕微鏡本体５Ａ，５Ｂに着脱可能に形成されている。このリキッドライトガイド２０は、他端が顕微鏡本体５Ａ，５Ｂに装着されることにより、顕微鏡本体５Ａ，５Ｂにおいて集光レンズ２９により集光された蛍光をＰＭＴ１９に導光することができるようになっている。

なお、リキットライトガイド２０は、集光レンズ２９により集光された蛍光を効率よく取り込むために、光を取り込む部分であるコア径が大きくなっている。このコア径は通常３〜１０ｍｍ程度である。さらに、コア部分は液体で満たされており、コア径が大きくても柔軟に曲げることができる。

このように構成された多光子励起型観察システム１００の作用について説明する。
本実施形態に係る多光子励起型観察システム１００により顕微鏡装置１０Ａの標本Ｓを観察する場合は、顕微鏡本体５Ａにリキッドライトガイド２０を装着し、顕微鏡本体５ＡとＰＭＴ１９とを接続する。また、ＰＭＴ１９と制御装置７Ａとをケーブルで接続する。次いで、レーザ光源１Ａからレーザ光を発生させる。

レーザ光源１Ａから発せられたレーザ光は、顕微鏡本体５Ａのスキャナ２１により偏向されて瞳投影レンズ２３および結像レンズ２５により導光された後、励起ダイクロイックミラー２７を透過して対物レンズ１５により標本Ｓに照射される。

標本Ｓにおいて発生した蛍光は、対物レンズ１５により集光されてレーザ光の光路を戻り、励起ダイクロイックミラー２７により反射されてレーザ光の光路から分岐される。そして、蛍光は、集光レンズ２９により集光されてリキッドライトガイド２０に入射する。これにより、顕微鏡本体５Ａにおいて標本Ｓから発せられた蛍光がリキッドライトガイド２０によりスキャナ２１を介さずにＰＭＴ１９に導光される。

ＰＭＴ１９においては、リキッドライトガイド２０により導光されてきた蛍光が検出され、その光強度情報が制御装置７Ａに送られる。制御装置７Ａにおいては、スキャナ２１による走査位置情報とＰＭＴ１９から送られてくる光強度情報とに基づいて、標本Ｓの２次元的な画像が生成される。生成された画像はモニタ９Ａに表示されるので、ユーザはモニタ９Ａ上で標本Ｓを観察することができる。

次に、多光子励起型観察システム１００により顕微鏡装置１０Ｂの標本Ｓを観察する場合は、顕微鏡本体５Ａに装着されていたリキッドライトガイド２０を脱離させて顕微鏡本体５Ｂに装着し、顕微鏡本体５ＢとＰＭＴ１９とを接続する。さらに、ＰＭＴ１９と制御装置７Ａとを接続していたケーブルをＰＭＴ１９と制御装置７Ｂとに接続し直す。

顕微鏡装置１０Ｂにおいては、顕微鏡装置１０Ａと同様に、レーザ光源１Ｂから発せられたレーザ光が顕微鏡本体５Ｂの標本Ｓに照射されて蛍光が発生し、その蛍光がリキッドライトガイド２０により導光されてＰＭＴ１９により検出され、制御装置７Ｂにより標本Ｓの画像が生成される。これにより、ユーザはモニタ９Ｂに表示される画像により標本Ｓを観察することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る多光子励起型観察システム１００によれば、顕微鏡本体５Ａ，５Ｂ間でリキッドライトガイド２０を付け替えることにより、これら顕微鏡本体５Ａ，５Ｂ間でＰＭＴ１９を共用することができる。したがって、高価なＰＭＴ１９を顕微鏡装置１０Ａ，１０Ｂの数だけ揃えなくて済む。これにより、多光子励起観察を行う複数の顕微鏡装置１０Ａ，１０Ｂをより安価に提供することができる。

さらに、リキットライトガイド２０はコア径が大きくても柔軟に曲げることができるので、リキッドライトガイド２０を自由に取り回すことが可能である。したがって、ＰＭＴ１９の設置場所の自由度が向上し、複数の顕微鏡で共用する際にＰＭＴ１９を最適な位置に設置することができる。特に、ＰＭＴ１９が大型で重い場合でも、ＰＭＴ１９を動かさないで済む位置に設置が可能となる。

本実施形態においては、顕微鏡本体５Ａ，５Ｂ間でリキッドライトガイド２０を付け替えることとしたが、これに代えて、例えば、２つのリキッドライトガイド２０を採用して、各顕微鏡本体５Ａ，５Ｂにそれぞれリキッドライトガイド２０の一端を固定しておき、いずれか一方のリキッドライトガイド２０を選択的にＰＭＴ１９に装着することとしてもよい。

本実施形態は、以下のように変形することができる。
一変形例としては、図２に示すように、２つのリキッドライトガイド２０Ａ，２０Ｂを採用し、各顕微鏡本体５Ａ，５ＢとＰＭＴ１９とをそれぞれリキッドライトガイド２０Ａ，２０Ｂにより接続することとしてもよい。

この場合、ＰＭＴ１９と２つの顕微鏡本体５Ａ，５Ｂとの間で各リキッドライトガイド２０Ａ，２０Ｂにより形成される蛍光の光路を切り替える検出側切換部（切換部）１６を採用し、いずれかの顕微鏡本体５Ａ，５Ｂからの蛍光を検出側切換部１６により択一的にＰＭＴ１９に入射させることとすればよい。

検出側切換部１６は、例えば、レーザ光を反射可能な搖動ミラー１８を備え、各リキッドライトガイド２０Ａ，２０Ｂの射出端とＰＭＴ１９との間の光路上に搖動ミラー１８を所定の搖動軸回りに搖動可能に配置することとすればよい。搖動ミラー１８の搖動軸回りの角度を変えることで、顕微鏡本体５Ａからリキッドライトガイド２０Ａにより導光されてきた蛍光のみを反射してＰＭＴ１９に入射させたり、顕微鏡本体５Ｂからリキッドライトガイド２０Ｂにより導光されてきた蛍光のみを反射してＰＭＴ１９に入射させたりすることができる。

このようにすることで、リキッドライトガイド２０Ａ，２０Ｂを付け替える手間を省き、ＰＭＴ１９に対する顕微鏡本体５Ａ，５Ｂの切り替えをより容易かつ迅速にすることができる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る多光子励起型観察システムについて説明する。
本実施形態に係る多光子励起型観察システム２００は、図３に示すように、レーザ光源１Ａ，１Ｂに代えて、単一のレーザ光源（光源）１と光ファイバ３とを備え、レーザ光源１Ａ，１Ｂから発せられたレーザ光を光ファイバ３により顕微鏡本体５Ａ，５Ｂに導光する点で第１実施形態と異なる。
以下、第１実施形態に係る多光子励起型観察システム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。

多光子励起型観察システム２００は、レーザ光源１および光ファイバ３の他、光ファイバ３と顕微鏡本体５Ａ，５Ｂとを着脱可能に接続する接続機構３０を備えている。

レーザ光源１には、レーザ光を集光して光ファイバ３に入射させる集光レンズ２が備えられている。
光ファイバ３は、一端がレーザ光源１に固定され、他端が顕微鏡本体５Ａ，５Ｂに接続されるようになっている。

接続機構３０は、図４に示すように、光ファイバ３の一端を保持するファイバ保持部３１と、顕微鏡本体５Ａ，５Ｂに固定され、ファイバ保持部３１を着脱可能に支持する支持部３３と、支持部３３により支持されたファイバ保持部３１の位置および傾きを調整可能な保持部調整機構３５とを備えている。

ファイバ保持部３１は、図５に示すように、光ファイバ３の一端に固定された固定部３７と、光ファイバ３から射出されたレーザ光を略平行光に変換するコリメートレンズ３８と、コリメートレンズ３８を支持部３３に対して着脱可能に保持するレンズ保持部３９とを備えている。

レンズ保持部３９は、略円筒形状の外筒部材４１と、外筒部材４１に収容され、コリメートレンズ３８を把持する略円筒形状の把持部材４３と、把持部材４３に対して光軸方向の顕微鏡本体側に隣接して配置された略円筒形状の円筒部材４５と、把持部材４３を光軸方向に沿って顕微鏡本体５Ａ，５Ｂ側に向かって付勢するコイルバネ４７と、コリメートレンズ３８によるレーザ光の光束の変換状態を調整する調整ネジ４９と、コリメートレンズ３８を光軸方向に位置決め状態に固定するロックネジ５１と、レーザ光の光軸に交差する方向にコリメートレンズ３８を動かして、出射するレーザ光の傾きを調整可能なティルトネジ（レンズ調整機構）５３とを備えている。

外筒部材４１は、図６に示すように、支持部３３に接続される光軸方向の一端において、光軸方向に窪む位置決め溝４３と、光軸方向に突出するシャッタ開放ピン４５とを有している。シャッタ開放ピン４５は、先端部が円錐状に傾斜した凸形状を有している。

円筒部材４５は、図５に示すように、光軸方向の顕微鏡本体５側の端部がテーパ状に先細になるように傾斜した傾斜部４５ａを有している。
調整ネジ４９は、外筒部材４１を半径方向に貫通して円筒部材４５の傾斜部４５ａに接触するように配置されている。

円筒部材４５の傾斜部４５ａに接触している調整ネジ４９を外筒部材４１の内部に向かって押し込むにつれて、円筒部材４５と共に把持部材４３がコイルバネ４７による付勢方向とは反対方向に移動させられるようになっている。また、調整ネジ４９の押し込みを緩めるにつれて、円筒部材４５と共に把持部材４３がコイルバネ４７による付勢方向に移動するようになっている。これにより、コリメートレンズ３８の光軸方向の位置を変更して、レーザ光を精度よく平行光束にすることができる。

ロックネジ５１は、外筒部材４１を半径方向に貫通して円筒部材４５の外周面に接触可能に配置されている。このロックネジ５１を外筒部材４１の内部に向かって押し込んで把持部材４３を半径方向内方に押圧することで、円筒部材４５の光軸方向の位置を固定して、把持部材４３と共にコリメートレンズ３８を光軸方向に位置決めすることができるようになっている。

ティルトネジ５３は、外筒部材４１の周方向に間隔をあけて複数配置されており、外筒部材４１を半径方向に貫通して把持部材４３の外周面に接触するように配置されている。いずれかのティルトネジ５３を外筒部材４１の内部に向かって押し込んで把持部材４３を半径方向に押圧することで、把持部材４３と共にコリメートレンズ３８を光軸に交差する方向に傾かせ、コリメートレンズ３８から射出されるレーザ光の光軸に交差する方向の傾きを変更することができるようになっている。コリメートレンズ３８は、適正な傾きに予め調整しておくことが望ましい。

支持部３３は、図５に示すように、顕微鏡本体５に固定される固定部材５５と、ファイバ保持部３１に接続される接続部材５７とを備えている。これら固定部材５５および接続部材５７は、光軸方向に沿って互いに連通する貫通孔５６を有している。

接続部材５７は、ファイバ保持部３１の外筒部材４１に接続され、着脱ネジ５９により外筒部材４１に固定されるようになっている。この接続部材５７は、図６に示すように、レンズ保持部３９側に向かって突出する位置決めピン６１と、光を遮断可能な板状のシャッタ（遮光部材）６３と、シャッタ６３による遮光状態を調整するコイルバネ（遮光制御部材）６５とを備えている。

ファイバ保持部３１の外筒部材４１が接続部材５７に接続される際に、外筒部材４１の内径と接続部材５７の外径が嵌合し、かつ、互いの光軸方向の端面が当てつくことで、外筒部材４１と接続部材５７との光軸に垂直な面内での位置決めと光軸方向の位置決めが可能になっている。位置決めピン６１は、ファイバ保持部３１の外筒部材４１が接続部材５７に接続される際に外筒部材４１の位置決め溝４３に挿入されることで、外筒部材４１と接続部材５７との、光軸を中心とした回転方向の位置決ができるようになっている。

シャッタ６３は、所定の軸回りに搖動可能に形成されており、コイルバネ６５により長手方向の一端が貫通孔５６上に配されるように引っ張られている。このシャッタ６３は、ファイバ保持部３１の外筒部材４１が接続部材５７に位置決め状態に接続されると、外筒部材４１のシャッタ開放ピン４５によって長手方向の他端が押しのけられ、コイルバネ６５が伸びる方向に軸回りに搖動するようになっている。これにより、貫通孔５６を閉塞しているシャッタ６３の一端が貫通孔５６上から外れるようになっている。

保持部調整機構３５は、図５に示すように、支持部３３の固定部材５５と接続部材５７との間に配されている。この保持部調整機構３５は、固定部材５５側から順に積層状態に配されるティルト部材６７、Ｙ方向シフト部材６９およびＸ方向シフト部材７１を備えている。これらティルト部材６７、Ｙ方向シフト部材６９およびＸ方向シフト部材７１は、固定部材５５および接続部材５７と共に貫通孔５６を形成している。

また、保持部調整機構３５には、図４および図５に示すように、ティルト部材６７におけるレーザ光の光軸に交差する方向の傾きを調整する各４つの突っ張りネジ７３Ａおよび引っ張りネジ７３Ｂと、Ｙ方向シフト部材６９をＹ方向に位置決めするＹ方向シフトネジ７５と、Ｘ方向シフト部材７１をＸ方向に位置決めするＸ方向シフトネジ７７とが備えられている。

突っ張りネジ７３Ａと引っ張りネジ７３Ｂは、図６および図７に示すように、固定部材５５およびティルト部材６７のＹ方向における両隅に２つずつ配置されている。
ティルト部材６７は、支持部３３の固定部材５５により支持されている。このティルト部材６７は、突っ張りネジ７３Ａと引っ張りネジ７３Ｂの押し込み量に応じて、光軸に交差する方向の傾きを変更することができるようになっている。また、ティルト部材６７は、Ｙ方向に延びる雌アリ６７ａを有している。

Ｙ方向シフト部材６９は、ティルト部材６７の雌アリ６７ａに対応する雄アリ６９ａを有しており、雌アリ６７ａに沿ってＹ方向に移動することができるようになっている。このＹ方向シフト部材６９は、Ｙ方向シフトネジ７５の押し込み量に応じてＹ方向の位置を変更することができるようになっている。また、図５に示すように、Ｙ方向シフト部材６９は、Ｘ方向に延びる雌アリ６９ｂを有している。

Ｘ方向シフト部材７１は、図５に示すように、Ｙ方向シフト部材６９の雌アリ６９ｂに対応する雄アリ７１ａを有しており、雌アリ６９ｂに沿って移動することができるようになっている。このＸ方向シフト部材７１は、Ｘ方向シフトネジ７７の押し込み量に応じてＸ方向の位置を変更することができるようになっている。また、Ｘ方向シフト部材７１には、支持部３３の接続部材５７が固定されている。

このように構成された多光子励起型観察システム２００の作用について説明する。
本実施形態に係る多光子励起型観察システム２００により顕微鏡本体５Ａの標本Ｓを観察する場合は、まず、光ファイバ３により顕微鏡本体５Ａにレーザ光源１を接続する。

具体的には、光ファイバ３の一端に固定されたファイバ保持部３１の外筒部材４１と顕微鏡本体５Ａに固定された支持部３３の接続部材５７とを接続して着脱ネジ５９により固定し、ファイバ保持部３１を支持部３３に取り付けて支持させる。

そして、保持部調整機構３５のＹ方向シフトネジ７５およびＸ方向シフトネジ７７によってＹ方向シフト部材６９およびＸ方向シフト部材７１の位置を調整するとともに、突っ張りネジ７３Ａと引っ張りネジ７３Ｂによりティルト部材６７の傾きを調整する。

これにより、ファイバ保持部３１の位置および傾きが変更されるので、レーザ光源１から光ファイバ３を介して顕微鏡本体５Ａに入射するレーザ光の光軸をその光軸に交差する方向にシフトおよびティルトして、適正な位置および傾きでレーザ光を顕微鏡本体５Ａに入射させることができる。

また、顕微鏡本体５Ａにリキッドライトガイド２０を装着し、顕微鏡本体５ＡとＰＭＴ１９とを接続する。
このように設定した状態で、レーザ光源１からレーザ光を発生させると、レーザ光が光ファイバ３により導光されて顕微鏡本体５Ａに入射する。顕微鏡本体５Ａにレーザ光を入射させた後の作用は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。

次に、多光子励起型観察システム２００により顕微鏡本体５Ｂの標本Ｓを観察する場合は、顕微鏡本体５Ａに装着されていた光ファイバ３のファイバ保持部３１を脱離させて顕微鏡本体５Ｂの支持部３３に装着し、顕微鏡本体５Ｂとレーザ光源１とを接続する。

そして、保持部調整機構３５によりファイバ保持部３１の位置および傾きを調整する。これにより、レーザ光源１から光ファイバ３を介して顕微鏡本体５Ｂに入射するレーザ光の光軸をその光軸に交差する方向にシフトおよびティルトして、適正な位置および傾きで顕微鏡本体５Ｂに入射させることができる。

また、顕微鏡本体５Ａに装着されていたリキッドライトガイド２０を脱離させて顕微鏡本体５Ｂに装着し、顕微鏡本体５ＢとＰＭＴ１９とを接続する。
顕微鏡装置１０Ｂにおいては、顕微鏡装置１０Ａと同様にして、レーザ光源１から発せられたレーザ光が光ファイバ３により顕微鏡本体５Ｂに導光されるとともに、標本Ｓにおいて発生した蛍光がリキッドライトガイド２０によりＰＭＴ１９に導光されて標本Ｓの画像が生成される。これにより、ユーザはモニタ９Ｂ上で標本Ｓを観察することができる。

以上説明したように本実施形態に係る多光子励起型観察システム２００によれば、２つの顕微鏡本体５Ａ，５Ｂ間で光ファイバ３を付け替えることにより、これら顕微鏡本体５Ａ，５Ｂ間でレーザ光源１を共用することができる。したがって、高価なレーザ光源１の数を顕微鏡本体５Ａ，５Ｂの数よりも少なくして、経済性を向上することができる。

本実施形態においては、顕微鏡本体５Ａ，５Ｂ間で光ファイバ３を付け替えることとしたが、これに代えて、例えば、２つの光ファイバ３を採用して、各顕微鏡本体５Ａ，５Ｂにそれぞれ光ファイバ３の一端を固定しておき、いずれか一方の光ファイバ３を選択的にレーザ光源１Ａ，１Ｂに装着することとしてもよい。

また、本実施形態においては、２つの顕微鏡本体５Ａ，５Ｂ間で１つのＰＭＴ１９を共用することとしたが、ＰＭＴ１９の数よりも多い数の顕微鏡本体を備えることとすればよく、ＰＭＴ１９が複数あってもよい。

本実施形態は以下のように変形することができる。
すなわち、本実施形態においては、レンズ調整機構として、レンズ保持部３９が、レーザ光の光軸に交差する方向にコリメートレンズ３８の傾きを調整可能なティルトネジ５３を備えることとした。第１変形例としては、例えば、図８に示すように、レンズ調整機構として、さらに、コリメートレンズ３８から射出させるレーザ光の光軸に交差する方向にコリメートレンズ３８の位置を調整可能なシフト調整ネジ８１を備えることとしてもよい。

この場合、例えば、外筒部材４１を、把持部材４３および円筒部材４５を収容する筒状部４１Ａと、支持部３３の接続部材５７に接続される接続部４１Ｂとに分けて、これら筒状部４１Ａと接続部４１Ｂとをシフト調整ネジ８１により固定することとすればよい。また、筒状部４１Ａのネジ孔をシフト調整ネジ８１よりも若干大きくし、接続部４１Ｂと筒状部４１Ａとを光軸に交差する方向にずらしてシフト調整ネジ８１により固定することができるようにすることとすればよい。
このようにすることで、コリメートレンズ３８を光軸に交差する方向にずらし、コリメートレンズ３８から射出させるレーザ光を光軸に交差する方向にシフトさせることができる。

第２変形例としては、図９に示すように、光ファイバ３と同一の構成を有する光ファイバ３Ａ，３Ｂにより、各顕微鏡本体５Ａ，５Ｂとレーザ光源１とをそれぞれ接続することとしてもよい。

この場合、レーザ光源１と２つの顕微鏡本体５Ａ，５Ｂとの間で各光ファイバ３Ａ，３Ｂにより形成されるレーザ光の光路を切り替える光源側切換部８３を採用し、レーザ光源１から発せられたレーザ光を光源側切換部８３により顕微鏡本体５Ａ，５Ｂに択一的に入射させることとすればよい。

光源側切換部８３は、例えば、レーザ光を反射可能な反射ミラー８４を備え、レーザ光源１と光ファイバ３Ａ，３Ｂの入射端との間の光路上に反射ミラー８４を挿入可能に配置することとすればよい。反射ミラー８４をレーザ光の光路から外すことで、レーザ光源１から発せられたレーザ光を通過させて光ファイバ３Ａに入射させ、顕微鏡本体５Ａに導光させることができる。また、反射ミラー８４をレーザ光の光路に挿入することで、レーザ光源１から発せられたレーザ光を反射して光ファイバ３Ｂに入射させ、顕微鏡本体５Ｂに導光させることができる。

このようにすることで、顕微鏡本体５Ａ，５Ｂ間で光ファイバ３を付け替える手間を省き、レーザ光源１に対する顕微鏡本体５Ａ，５Ｂの切り替えをより容易かつ迅速にすることができる。

第３変形例としては、例えば、図１０に示すように、光ファイバ３を備えず、単一のレーザ光源１と各顕微鏡本体５Ａ，５Ｂとがそれぞれ着脱可能に形成されていることとしてもよい。
このようにした場合も、２つの顕微鏡本体５Ａ，５Ｂ間でレーザ光源１を共用し、経済性を向上することができる。

第４変形例としては、例えば、図１１に示すように、レーザ光源１から発せられたレーザ光を反射して顕微鏡本体５Ａ，５Ｂに入射可能な照明光学系８５と、照明光学系８５によりレーザ光源１と２つの顕微鏡本体５Ａ，５Ｂとの間で形成されるレーザ光の光路を切り替える光源側切換部８７とを備えることとしてもよい。

照明光学系８５は、レーザ光源１から発せられたレーザ光を顕微鏡本体５に向けて反射する反射ミラー８６Ａと、レーザ光源１から発せられたレーザ光を顕微鏡本体５に向けて反射する反射ミラー８６Ｂ，８６Ｃとを備えることとすればよい。

光源側切換部８７としては、例えば、レーザ光を反射可能な反射ミラーを採用し、レーザ光源１と照明光学系８５との間の光路上に挿入可能に配置することとすればよい。この光源側切換部８７をレーザ光の光路から外すことで、レーザ光源１から発せられたレーザ光を通過させて反射ミラー８６Ａを介して顕微鏡本体５Ａに入射させることができる。また、光源側切換部８７をレーザ光の光路に挿入することで、レーザ光源１から発せられたレーザ光を反射して反射ミラー８６Ｂ，８６Ｃを介して顕微鏡本体５Ｂに入射させることができる。
このようにした場合も、２つの顕微鏡本体５Ａ，５Ｂ間でレーザ光源１を共用し、経済性を向上することができる。

第５変形例としては、例えば、図１２に示すように、互いに異なる波長のレーザ光を発振する２つのレーザ光源１Ａ，１Ｂと、これらレーザ光源１Ａ，１Ｂと顕微鏡本体５Ａ，５Ｂとを着脱可能に接続する光ファイバ３Ａ，３Ｂとを備え、各レーザ光源１Ａ，１Ｂを接続する顕微鏡本体５Ａ，５Ｂを光ファイバ３Ａ，３Ｂにより切り替えることとしてもよい。

例えば、１０４５ｎｍの波長のレーザ光を発生するレーザ光源１Ａを光ファイバ３Ａにより顕微鏡本体５Ａに接続したり顕微鏡本体５Ｂに接続したりすることとしてもよい。また、９２０ｎｍの波長のレーザ光を発生するレーザ光源１Ｂを光ファイバ３Ｂにより顕微鏡本体５Ｂに接続したり顕微鏡本体５Ａに接続したりすることとしてもよい。
このようにすることで、１つの顕微鏡本体５Ａ（５Ｂ）に対してレーザ光源１Ａ，１Ｂを付け替えることにより、波長が異なる蛍光を効率的かつ経済的に観察することができる。

第６変形例としては、図１３に示すように、２つのレーザ光源１Ａ，１Ｂを一方の顕微鏡本体５に同時に接続してレーザ光を択一的に顕微鏡本体５に入射させたり、図１４に示すように、２つのレーザ光源１Ａ，１Ｂを別個の顕微鏡本体５Ａ，５Ｂに接続してそれぞれ顕微鏡本体５Ａ，５Ｂにレーザ光を入射させたりする光源側切換部８８Ａ，８８Ｂを備えることとしてもよい。

この場合、光源側切換部８８Ａ，８８Ｂは、光ファイバ３Ａによりレーザ光源１Ａから送られてくるレーザ光を顕微鏡本体５Ａ，５Ｂに向けて反射する一方、光ファイバ３Ｂによりレーザ光源１Ｂから送られてくるレーザ光を顕微鏡本体５Ａ，５Ｂに向けて透過させる合成ダイクロイックミラー８９Ａ，８９Ｂを備えることとすればよい。また、光源側切換部８８Ａ，８８Ｂは、顕微鏡本体５Ａ，５Ｂと接続機構３０との間に合成ダイクロイックミラー８９Ａ，８９Ｂを配置することとすればよい。

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、本発明を上記各実施形態および変形例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、励起ダイクロイックミラー２７および集光レンズ２９からなる光検出光学系１７を採用することとしたが、これに代えて、例えば、図１５に示すように、光検出光学系が励起ダイクロイックミラー２７のみからなり、対物レンズ１５により集光された蛍光を励起ダイクロイックミラー２７のみを介してリキッドライトガイド２０に入射させることとしてもよい。

この場合、リキッドライトガイド２０のコア径は、他の実施形態のリキッドライトガイド２０のコア径と比較して大きく、１０〜２０ｍｍ程度であり、対物レンズ１５の瞳径と同程度の大きさであることとしてもよい。リキッドライトガイド２０のコア径が対物レンズ１５の瞳径よりも十分に大きければさらによく、蛍光の取り込み効率がより向上する。
本変形例では、光検出光学系をレンズなどを利用せず、ダイクロイックミラー２７のみとしたので、より小型、安価にＰＭＴ１９を共用することができると共に、蛍光の取り込み効率も維持することができる。

５Ａ，５Ｂ顕微鏡本体
１５対物レンズ
１６検出側切換部（切換部）
１７光検出光学系
１９ＰＭＴ（光検出部）
２０リキッドライトガイド
２１スキャナ（走査部）
２７励起ダイクロイックミラー（光検出光学系）
１００，２００多光子励起型観察システム

Claims

光源から発せられたレーザ光を走査させる走査部と、該走査部により走査されたレーザ光を標本に集光させる一方、該標本において多光子励起により発生した蛍光を集光する対物レンズとを備える複数の顕微鏡本体と、
前記蛍光を検出可能な、前記顕微鏡本体の数よりも少ない数の光検出部と、
該光検出部と各前記顕微鏡本体とに接続されて、該顕微鏡本体において前記対物レンズにより集光された前記標本からの蛍光を前記走査部を介さずに前記光検出部に導光可能なリキッドライトガイドとを備え、
該リキッドライトガイドと各前記顕微鏡本体および前記リキッドライトガイドと前記光検出部の少なくとも一方が着脱可能に形成されている多光子励起型観察システム。
光源から発せられたレーザ光を走査させる走査部と、該走査部により走査されたレーザ光を標本に集光させる一方、該標本において多光子励起により発生した蛍光を集光する対物レンズとを備える複数の顕微鏡本体と、
前記蛍光を検出可能な、前記顕微鏡本体の数よりも少ない数の光検出部と、
該光検出部と各前記顕微鏡本体とを接続して、該顕微鏡本体において前記対物レンズにより集光された前記標本からの蛍光を前記走査部を介さずに前記光検出部に導光する複数のリキッドライトガイドと、
前記光検出部と前記複数の顕微鏡本体との間で前記複数のリキッドライトガイドにより形成される前記蛍光の光路を切り替えて、いずれかの前記顕微鏡本体からの前記蛍光を前記光検出部に択一的に入射させる切換部とを備える多光子励起型観察システム。
前記顕微鏡本体が、前記対物レンズにより集光された前記蛍光を前記走査部に戻さずに前記リキッドライトガイドに入射させるダイクロイックミラーのみからなる光検出光学系を備える請求項１または請求項２に記載の多光子励起型観察システム。
前記顕微鏡本体ごとに個別に接続され、接続されている前記顕微鏡本体の前記走査部を個別に制御する複数の制御装置を備え、
前記リキッドライトガイドにより前記光検出部に接続された前記顕微鏡本体に接続されている前記制御装置が、前記走査部の制御を実行するとともに、該走査部の走査位置情報と前記光検出部から出力される蛍光の光強度情報とに基づいて前記標本の画像を生成する請求項１から請求項３のいずれかに記載の多光子励起型観察システム。