JP7344280B2 - 走査型顕微鏡ユニット - Google Patents

Description

本開示は、走査型顕微鏡を構成する走査型顕微鏡ユニットに関する。

従来から、観察対象の標本のイメージを得ることが可能な顕微鏡装置が知られている。例えば、下記特許文献１には、顕微鏡に接続される顕微鏡接続ポートと、標本に光を照射する刺激ユニットと、標本から発せられる光を検出する観察ユニットと、顕微鏡と刺激ユニット及び観察ユニットとを光学的に接続する光路を合成する光路合成部とを備える顕微鏡接続ユニットが開示されている。このような構成の顕微鏡接続ユニットでは、例えば、励起光を標本に照射して用いてそれに応じて生じる蛍光を検出することにより、標本のイメージングが実現される。

特開２０１１－９０２４８号公報

上述したような従来の顕微鏡接続ユニットでは、様々な種類、または、様々なメーカーの顕微鏡に接続して使用する際に、顕微鏡におけるレンズの光軸と顕微鏡接続ユニット内の励起光を走査するためのミラーとの位置関係とが安定しない場合があった。そのため、観察される画像における信号強度及び分解能が低下してしまう傾向にある。

実施形態は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、信号強度及び分解能の維持されたイメージングを実現することが可能な走査型顕微鏡ユニットを提供することを課題とする。

本開示の一形態は、顕微鏡光学系を有する顕微鏡の接続ポートに取り付けられることにより、走査型顕微鏡を構成する走査型顕微鏡ユニットであって、観察対象の試料に向けて照射光を出力する光源と、照射光に応じて試料から生じる観察光を検出する光検出器と、光源から出力された照射光を、試料上で走査させ、照射光に応じて試料から生じる観察光を光検出器に向けて導くスキャンミラーと、スキャンミラーによって走査された照射光を顕微鏡光学系に導光し、顕微鏡光学系によって結像された観察光をスキャンミラーに導光するスキャンレンズと、スキャンレンズが固定された筐体と、筐体を接続ポートに取り付けるためのアタッチメント部と、アタッチメント部に対する筐体の角度を変更可能に筐体を支持する可動部と、を備える。

上記一形態の走査型顕微鏡ユニットによれば、光源から照射された照射光が、スキャンミラー、スキャンレンズ、及び外部の顕微鏡を経由して試料上に走査され、それに応じて試料上から生じた観察光が、外部の顕微鏡、スキャンレンズ、及びスキャンミラーを経由して光検出器で検出される。この走査型顕微鏡ユニットは、スキャンレンズが固定される筐体がアタッチメント部によって顕微鏡の接続ポートに取り付けられ、そのアタッチメント部に対する筐体の角度が変更可能とされている。このような構成により、取り付ける顕微鏡に対応してスキャンレンズの光軸を顕微鏡の光学系の光軸の方向に合わせることができる。その結果、信号強度及び分解能の維持されたイメージングを実現することができる。

実施形態によれば、信号強度及び分解能の維持されたイメージングを実現することができる。

実施形態にかかる共焦点顕微鏡Ａの概略構成図である。 ダイクロイックミラー９ａ～９ｃにおける蛍光の屈折状態を示す平面図である。 図１の共焦点顕微鏡ユニット１の顕微鏡５０への取り付け構造を示す断面図である。 図１の第１～第４のサブユニット６ａ～６ｄで扱われる励起光及び蛍光の波長分布特性を示すグラフである。 共焦点顕微鏡ユニット１において励起光あるいは蛍光の導光のイメージを示す図である。 共焦点顕微鏡ユニット１において励起光あるいは蛍光の導光のイメージを示す図である。 共焦点顕微鏡ユニット１を対象にした煽り調整時に用いる冶具の構成を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本開示の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

図１は、実施形態にかかる走査型顕微鏡の一種である共焦点顕微鏡Ａの概略構成図である。図１に示す共焦点顕微鏡Ａは、観察対象の試料Ｍの光学断層像の構築を可能とする画像を取得する共焦点顕微鏡を構成し、実施形態に係る走査型顕微鏡ユニットである共焦点顕微鏡ユニット１が顕微鏡５０の外部ユニット接続用の接続ポートＰ１に接続されて構成される。この共焦点顕微鏡ユニット１は、顕微鏡５０内の結像レンズ５１、対物レンズ５２等の顕微鏡光学系を経由して、顕微鏡５０のステージ上等に配置された試料Ｍに励起光を照射し、その励起光に応じて試料Ｍから生じた蛍光を、顕微鏡５０の顕微鏡光学系を経由して受光（検出）して光学的断層像を生成して出力する装置である。

詳細には、共焦点顕微鏡ユニット１は、メイン筐体２と、メイン筐体２の一部を構成し、顕微鏡５０の接続ポートＰ１に着脱可能に接続される鏡筒（筐体）３と、メイン筐体２内に固定されたスキャンミラー４、固定ミラー５、第１～第４のサブユニット６ａ～６ｄと、鏡筒３内に固定されたスキャンレンズ７とを含んで構成される。以下、共焦点顕微鏡ユニット１の各構成要素について詳細に説明する。

鏡筒３内のスキャンレンズ７は、スキャンミラー４の反射面を対物レンズ５２の瞳位置にリレーすると同時に、顕微鏡５０の顕微鏡光学系の１次結像面に励起光（照射光）を集光させるための光学素子である。スキャンレンズ７は、スキャンミラー４によって走査された励起光（照射光）を顕微鏡光学系に導光することにより試料Ｍに照射させ、それに応じて試料Ｍから生じた蛍光（観察光）をスキャンミラー４に導光する。詳細には、スキャンレンズ７は、対物レンズ５２の瞳をスキャンミラー４に結像するように構成され、顕微鏡５０の対物レンズ５２及び結像レンズ５１によって結像された蛍光をスキャンミラー４に導く。

メイン筐体２内のスキャンミラー４は、例えば、反射板を２軸で傾動可能に構成されたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラー等の光走査素子である。スキャンミラー４は、反射角度を連続的に変更することにより、第１～第４のサブユニット６ａ～６ｄから出力された励起光（照射光）を試料Ｍ上に走査させ、その励起光に応じて生じる蛍光（観察光）を、第１～第４のサブユニット６ａ～６ｄに向けて導く役割を有する。

固定ミラー５は、メイン筐体２内に固定された光反射素子であり、第１～第４のサブユニット６ａ～６ｄから出力された励起光をスキャンミラー４に向けて反射させ、スキャンミラー４で反射された蛍光を励起光と同軸で第１～第４のサブユニット６ａ～６ｄに向けて反射する。

第１のサブユニット６ａは、ベース板８ａと、ベース板８ａ上に配置されたダイクロイックミラー（第１のビームスプリッタ）９ａ、光源１０ａ、ダイクロイックミラー１１ａ、ピンホール板（第１の絞り部材）１２ａ、光検出器（第１の光検出器）１３ａとを有する。ダイクロイックミラー９ａは、固定ミラー５の蛍光の反射方向に固定され、第１のサブユニット６ａが照射する波長λ_１の第１の励起光及びそれに応じて試料Ｍから生じる波長範囲Δλ_１の第１の蛍光を反射し、第１の励起光及び第１の蛍光よりも長波長の光を透過させる性質を有するビームスプリッタである。ダイクロイックミラー１１ａは、ダイクロイックミラー９ａの第１の蛍光の反射方向に設けられ、波長範囲Δλ_１の第１の蛍光を透過し、波長範囲Δλ_１より短い波長λ_１の第１の励起光を反射させる性質を有するビームスプリッタである。光源１０ａは、波長λ_１の第１の励起光（例えば、レーザ光）を出力する発光素子（例えば、レーザダイオード）であり、第１の励起光がダイクロイックミラー１１ａによって第１の蛍光と同軸でダイクロイックミラー９ａに向けて反射されるように配置される。ピンホール板１２ａは、そのピンホール位置が試料Ｍの第１の励起光のスポットの共役位置に一致するように配置され、第１の蛍光の光束を制限する絞り部材であり、光源１０ａ等とともに共焦点光学系を構成する。このピンホール板１２ａは、ピンホールの径を外部から調整可能にされ、光検出器１３ａによって検出される画像の解像度と画像の信号強度を変更可能とする。光検出器１３ａは、その検出面がピンホール板１２ａに対向して配置され、ピンホール板１２ａを通過した第１の蛍光を受光および検出する。なお、光検出器１３ａは、光電子増倍管、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、ＭＰＰＣ（Multi-Pixel Photon Counter）、ＨＰＤ（Hybrid Photo Detector）、或いはエリアイメージセンサ等である。

第２～第４のサブユニット６ｂ～６ｄも、第１のサブユニット６ａと同様な構成を有する。

すなわち、第２のサブユニット６ｂは、ベース板８ｂと、ダイクロイックミラー（第２のビームスプリッタ）９ｂ、光源１０ｂ、ダイクロイックミラー１１ｂ、ピンホール板（第２の絞り部材）１２ｂ、光検出器（第２の光検出器）１３ｂとを有する。ダイクロイックミラー９ｂは、第２のサブユニット６ｂが照射する波長λ_２（＞λ_１）の第２の励起光及びそれに応じて試料Ｍから生じる波長範囲Δλ_２の第２の蛍光を反射し、第２の励起光及び第２の蛍光よりも長波長の光を透過させる性質を有する。ダイクロイックミラー１１ｂは、波長範囲Δλ_２の第２の蛍光を透過し、波長範囲Δλ_２より短い波長λ_２の第２の励起光を反射させる性質を有する。光源１０ｂは、波長λ_２の第２の励起光を出力する発光素子である。ピンホール板１２ｂは、そのピンホール位置が試料Ｍの第２の励起光のスポットの共役位置に一致するように配置され、第２の蛍光の光束を制限する絞り部材である。光検出器１３ｂは、その検出面がピンホール板１２ｂに対向して配置され、ピンホール板１２ｂを通過した第２の蛍光を受光および検出する。なお、光検出器１３ｂは、光電子増倍管、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、ＭＰＰＣ（Multi-Pixel Photon Counter）、ＨＰＤ（Hybrid Photo Detector）、或いはエリアイメージセンサ等である。

第３のサブユニット６ｃは、ベース板８ｃと、ダイクロイックミラー（第３のビームスプリッタ）９ｃ、光源１０ｃ、ダイクロイックミラー１１ｃ、ピンホール板（第３の絞り部材）１２ｃ、光検出器（第３の光検出器）１３ｃとを有する。ダイクロイックミラー９ｃは、第３のサブユニット６ｃが照射する波長λ_３（＞λ_２）の第３の励起光及びそれに応じて試料Ｍから生じる波長範囲Δλ_３の第３の蛍光を反射し、第３の励起光及び第３の蛍光よりも長波長の光を透過させる性質を有する。ダイクロイックミラー１１ｃは、波長範囲Δλ_３の第３の蛍光を透過し、波長範囲Δλ_３より短い波長λ_３の第３の励起光を反射させる性質を有する。光源１０ｃは、波長λ_３の第３の励起光を出力する発光素子である。ピンホール板１２ｃは、そのピンホール位置が試料Ｍの第３の励起光のスポットの共役位置に一致するように配置され、第３の蛍光の光束を制限する絞り部材である。光検出器１３ｃは、その検出面がピンホール板１２ｃに対向して配置され、ピンホール板１２ｃを通過した第３の蛍光を受光および検出する。なお、光検出器１３ｃは、光電子増倍管、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、ＭＰＰＣ（Multi-Pixel Photon Counter）、ＨＰＤ（Hybrid Photo Detector）、或いはエリアイメージセンサ等である。

第４のサブユニット６ｄは、ベース板８ｄと、全反射ミラー９ｄ、光源１０ｄ、ダイクロイックミラー１１ｄ、ピンホール板（第４の絞り部材）１２ｄ、光検出器（第４の光検出器）１３ｄとを有する。全反射ミラー９ｃは、第４のサブユニット６ｄが照射する波長λ_４（＞λ_３）の第４の励起光及びそれに応じて試料Ｍから生じる波長範囲Δλ_４の第４の蛍光を反射する。ダイクロイックミラー１１ｄは、波長範囲Δλ_４の第４の蛍光を透過し、波長範囲Δλ_４より短い波長λ_４の第４の励起光を反射させる性質を有する。光源１０ｄは、波長λ_４の第４の励起光を出力する発光素子である。ピンホール板１２ｄは、そのピンホール位置が試料Ｍの第４の励起光のスポットの共役位置に一致するように配置され、第４の蛍光の光束を制限する絞り部材である。光検出器１３ｄは、その検出面がピンホール板１２ｄに対向して配置され、ピンホール板１２ｄを通過した第４の蛍光を受光および検出する。なお、光検出器１３ｄは、光電子増倍管、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、ＭＰＰＣ（Multi-Pixel Photon Counter）、ＨＰＤ（Hybrid Photo Detector）、或いはエリアイメージセンサ等である。

上記構成の第１～第４のサブユニット６ａ～６ｄの位置関係について説明する。

第１～第４のサブユニット６ａ～６ｄは、スキャンミラー４及び固定ミラー５による第１～第４の蛍光の導光方向に沿って、この順番で固定ミラー５から離れる方向に並ぶように、かつ、第１～第４の蛍光の光路上にダイクロイックミラー９ａ～９ｃ及び全反射ミラー９ｄが位置するように、メイン筐体２内に固定されている。詳細には、第２～第４のサブユニット６ｂ～６ｄは、それぞれ、第１～第３のサブユニット６ａ～６ｃに対して、ダイクロイックミラー９ａ～９ｃ及び全反射ミラー９ｄの中心位置を基準にして、第２～第４の蛍光の導光方向に垂直な方向に所定距離ｄだけシフトするように、配置されている。

この所定距離ｄは、ダイクロイックミラー９ａ～９ｃによって透過される蛍光の光路において、それぞれのダイクロイックミラー９ａ～９ｃにおいて蛍光の屈折によって生じる、その光路に垂直な方向のシフト量δに略等しく設定される。本実施形態では、ダイクロイックミラー９ａ～９ｃを構成するミラー部材の厚さは同一に設定されているため、ダイクロイックミラー９ａ～９ｃで生じるシフト量はほぼ同じとなり、それに応じて、第１～第４のサブユニット６ａ～６ｄのうちの隣り合う２つのサブユニット間のシフト距離ｄも同じに設定される。このシフト距離ｄは、ダイクロイックミラー９ａ～９ｃを構成するミラー部材の厚さ及び屈折率に応じて適切に設定される。詳しくは、ミラー部材が厚さｔ、屈折率ｎであり、ミラー部材に入射する蛍光の入射角をθ、ミラー部材内部への屈折角をφとした場合、ミラー部材による蛍光のシフト量δは、図２のようになる。この時、シフト量δは、下記式（１）のように求めることができるため、このシフト量δに合わせてシフト距離（所定距離）ｄを設定すればよい。なお、入射角θと屈折角φの間には、下記式（２）の関係がある。
δ＝ｔ・sin（θ‐φ）／cosφ …（１）
φ＝arcsin(sinθ／ｎ) …（２）
なお、入射角θを４５度とした場合、ミラー部材の屈折率ｎが１．５であれば、ｄ＝δ＝０．３３ｔとなり、ミラー部材の屈折率ｎが１．４であれば、ｄ＝δ＝０．２９ｔとなる。

次に、共焦点顕微鏡ユニット１における顕微鏡５０への取り付け構造の詳細について説明する。図３は、共焦点顕微鏡ユニット１の顕微鏡５０への取り付け構造を示す断面図である。

図３に示すように、鏡筒３の内部に複数のレンズによって構成されるスキャンレンズ７が固定されており、その鏡筒３の先端の内側には、アタッチメント部２１と可動部２２とが一体化された煽り調整機構２３が設けられている。アタッチメント部２１は、鏡筒３の先端から突出するリング状の形状を有し、その先端側に顕微鏡５０のカメラ接続用の接続ポートＰ１に取り付け可能な構造（例えば、Ｃマウントに対応した構造）を有する。可動部２２は、アタッチメント部２１の基端側に連続して形成され、略リング状の形状を有し、その外面が球面状に形成された摺動面をなしている。また、鏡筒３の先端の内面は、可動部２２の外面形状に対応した球面状の摺動面２４が形成されている。ここで、可動部２２の外面、及び鏡筒３の内面は、可動部２２が鏡筒３内に嵌め込まれ、アタッチメント部２１が顕微鏡５０の接続ポートＰ１に接続された状態において、それらの形状を含む球面の中心Ｃ１が、顕微鏡５０の顕微鏡光学系の結像面Ｓ１上に位置するような形状とされている。

上記構造の煽り調整機構２３が鏡筒３の先端側に嵌め込まれたような取り付け構造によれば、顕微鏡５０に取り付けられた状態において、可動部２２を鏡筒３の摺動面２４に対して摺動させることにより、アタッチメント部２１に対する鏡筒３の角度を変更可能に鏡筒３を支持することができる。このとき、可動部２２の外面及び鏡筒３の内面が球面状に形成されているので、鏡筒３がアタッチメント部２１に対して回転可能にされ、アタッチメント部２１の中心軸に対する鏡筒３の中心軸の角度を二次元的に調整可能とされる。すなわち、煽り調整機構２３は、顕微鏡５０の顕微鏡光学系の光軸とスキャンレンズ７の光軸とが平行になるように、アタッチメント部２１に対する鏡筒３の角度を変更可能に構成される。

以上説明した共焦点顕微鏡ユニット１によれば、各サブユニット６ａ～６ｄの光源１０ａ～１０ｄから照射された励起光（照射光）が、スキャンミラー４、スキャンレンズ７、及び外部の顕微鏡５０を経由して試料Ｍ上に走査され、それに応じて試料Ｍ上から生じた蛍光（観察光）が、外部の顕微鏡５０、スキャンレンズ７、及びスキャンミラー４を経由して各サブユニット６ａ～６ｄの光検出器１３ａ～１３ｄで検出される。この共焦点顕微鏡ユニット１は、スキャンレンズ７が固定される鏡筒３がアタッチメント部２１によって顕微鏡５０の接続ポートＰ１に取り付けられ、そのアタッチメント部２１に対する鏡筒３の角度が変更可能とされている。このような構成により、取り付け先の顕微鏡５０に対応してスキャンレンズ７の光軸を顕微鏡５０の顕微鏡光学系の光軸の方向に合わせることができる。その結果、信号強度及び分解能の維持されたイメージングを実現することができる。

図４は、第１～第４のサブユニット６ａ～６ｄで扱われる励起光及び蛍光の波長分布特性を示すグラフである。第１のサブユニット６ａから照射される波長λ_１の励起光に応じて生じる蛍光の波長範囲Δλ_１は、一般的には、波長λ_１の近傍であって波長λ_１より長波長の範囲となる。これに対して、第２のサブユニット６ｂから照射される励起光の波長λ_２、及びそれによって生じる蛍光の波長範囲Δλ_２は、波長λ_１及び波長範囲Δλ_１よりも長波長の範囲となる。ここで、第１のサブユニット６ａのダイクロイックミラー９ａの光分割の境界波長λ_ｄ１は、波長λ_１及び波長範囲Δλ_１よりも長波長であり、かつ、波長λ_２及び波長範囲Δλ_２よりも短波長となる値に設定されている。これにより、第１のサブユニット６ａを用いた波長λ_１及び波長範囲Δλ_１の範囲の共焦点計測が可能となり、同一装置の第２のサブユニット６ｂを用いて、波長λ_２及び波長範囲Δλ_２の範囲の共焦点計測が可能となる。同様に、第２のサブユニット６ｂのダイクロイックミラー９ｂの光分割の境界波長λ_ｄ２は、波長λ_２及び波長範囲Δλ_２よりも長波長であり、かつ、波長λ_３及び波長範囲Δλ_３よりも短波長となる値に設定されており、第３のサブユニット６ｃのダイクロイックミラー９ｃの光分割の境界波長λ_ｄ３は、波長λ_３及び波長範囲Δλ_３よりも長波長であり、かつ、波長λ_４及び波長範囲Δλ_４よりも短波長となる値に設定されている。これにより、同一の装置の第３のサブユニット６ｃを用いた波長λ_３及び波長範囲Δλ_３の範囲の共焦点計測が可能となり、同一装置の第４のサブユニット６ｄを用いて、波長λ_４及び波長範囲Δλ_４の範囲の共焦点計測が可能となる。

ここで、煽り調整機構２３の可動部２２はスキャンレンズ７の光軸と顕微鏡５０の顕微鏡光学系の光軸とが平行になるように鏡筒３の角度を変更可能に構成されている。この場合、スキャンレンズ７の光軸の方向と顕微鏡光学系の光軸を合わせることで、スキャンミラー４と対物レンズ５２の瞳位置を共役位置に配置でき、対物レンズ５２のＮＡを最大限使用することが可能となり、光検出器１３ａ～１３ｄで検出される信号の信号強度及び分解能を確実に向上させることができる。

特に、可動部２２は、アタッチメント部２１に対して回転可能に構成されている。このような構成により、スキャンレンズ７の方向と顕微鏡光学系の光軸を二次元的に合わせることができ、光検出器１３ａ～１３ｄで検出される信号の信号強度及び分解能を確実に向上させることができる。さらに、可動部２２の回転中心Ｃ１は顕微鏡光学系の結像面Ｓ１に含まれるように構成されている。こうすれば、視野に影響を与えることなく、調整できるため、視野調整と角度調整を交互に繰り返す必要がなくなる。

図５には、共焦点顕微鏡ユニット１においてスキャンレンズ７の光軸の方向と顕微鏡光学系の光軸の方向とが不一致の場合の励起光あるいは蛍光の導光のイメージを示し、図６には、共焦点顕微鏡ユニット１においてスキャンレンズ７の光軸の方向と顕微鏡光学系の光軸の方向とが一致した場合の励起光あるいは蛍光の導光のイメージを示す。

共焦点顕微鏡ユニット１では、顕微鏡５０の対物レンズ瞳がスキャンミラー４上に結像するように顕微鏡光学系及びスキャンレンズ７が予め調整される。これにより、スキャンミラー４の駆動による角度の変更が、対物レンズ５２の瞳で励起光あるいは蛍光の光線の角度を振ることと等価となり、光線のロスを低減して対物レンズ５２の性能を十分に発揮できることとなる。ここで、対物レンズ瞳のサイズは対物レンズ５２によって異なっており、励起光あるいは蛍光の光線径はその瞳サイズと同等以上である必要があるが、一般にＭＥＭＳミラー等で構成されるスキャンミラー４は径が小さく振り角が大きいため、瞳の大きい低倍率・低ＮＡの対物レンズ５２の使用時にはスキャンミラー４上に対物レンズ瞳が収まらない場合がある。

また、顕微鏡５０においては、接続ポートＰ１（図１）に対し、顕微鏡の光軸が組立誤差により、傾いている場合がある。この傾きは、観察光を撮像・検出する際に問題になり、特に、走査型顕微鏡として使用する場合には問題になる。その結果、図４に示すように、顕微鏡５０に対して共焦点顕微鏡ユニット１を取り付けた際に、顕微鏡光学系の光軸Ａ１に対してスキャンレンズ７の光軸Ａ２が角度θ（＞０）ほど傾く場合がある。このような場合は、スキャンミラー４を駆動して励起光の結像位置を変更して光線Ｂ１，Ｂ２として試料Ｍに向けて照射した際に光線Ｂ１，Ｂ２の位置が対物レンズの絞りからずれてしまい、励起光が一部けられてしまうことが起こりうる。その結果、サブユニット６ａ～６ｄ用いて生成される画像における信号量・分解能の低下を招く。

これに対して、図６に示すように、顕微鏡５０に対して共焦点顕微鏡ユニット１を取り付けた際に、顕微鏡光学系の光軸Ａ１に対してスキャンレンズ７の光軸Ａ２の方向を合わせるように煽り調整機構２３を用いて調整することにより、励起光の結像位置を変更して光線Ｂ１，Ｂ２として試料Ｍに向けて照射した際に光線Ｂ１，Ｂ２の位置を対物レンズの絞り位置に一致させることができる。その結果、励起光がけられてしまうことが防止でき、サブユニット６ａ～６ｄ用いて生成される画像における信号量・分解能を高めることができる。

本実施形態の煽り調整機構２３を用いた煽り調整は、図７に示すような冶具を用いて実現することができる。図７は、共焦点顕微鏡ユニット１を対象にした煽り調整時に用いる冶具の構成を示す図である。冶具としては、円盤状のターゲット部材３１と、そのターゲット部材３１を対物レンズ５２に代えて顕微鏡５０に取り付けるためのマウント部３２とを含んだものを採用できる。ターゲット部材３１の表面の中心には円形のマーキング３３が施されており、マウント部３２によって顕微鏡５０に取り付けた際にマーキング３３の位置が対物レンズ５２の瞳位置と一致するように構成される。

このような構成の冶具を用いて、共焦点顕微鏡ユニット１を用いて励起光を出力しながらターゲット部材３１に照射される励起光のスポットＳＰ１を、外部のカメラ等を用いて観察する。そして、励起光のスポットＳＰ１がターゲット部材３１上のマーキング３３に一致するように煽り調整を行うことにより、顕微鏡光学系の光軸に対してスキャンレンズ７の光軸の方向を合わせるような調整が可能となる。

また、スキャンミラー４はＭＥＭＳミラーであってもよい。この場合、装置の小型化を容易に実現することができる。

さらに、各サブユニット６ａ～６ｄにおいては、スキャンミラー４を介して戻る観察光の光束を制限するピンホール板１２ａ～１２ｄが備えられ、光検出器１３ａ～１３ｄは、ピンホール板１２ａ～１２ｄを通過した観察光を検出するように構成されている。この場合、共焦点観察において信号強度及び分解能の維持されたイメージングを実現することができる。

以上、本開示の種々の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

上記実施形態の煽り調整機構２３は、球面状の摺動面を有する可動部２２の構成には限定されず、ゴム製の部材、あるいは蛇腹形状の部材によって可動部２２を構成してもよい。

また、上記実施形態においては、各サブユニット６ａ～６ｄによって励起光を照射し、その励起光に応じて生じた蛍光を検出可能に構成されていたが、照射光の照射に応じて試料Ｍで生じる反射光を検出可能に構成されていてもよい。

また、上記実施形態は、共焦点顕微鏡として用いる場合には限定されず、スキャンミラーを用いた走査型顕微鏡であれば一般的な蛍光顕微鏡、あるいは反射型顕微鏡などに用いられてもよい。

また、上記実施形態は、スキャンミラーを用いた走査型顕微鏡応用に限らず、レンズを有する光学ユニットを光学顕微鏡の接続ポートＰ１に取り付ける際に、顕微鏡５０の顕微鏡光学系の光軸と光学ユニットのレンズの光軸とが平行になるように光学ユニットの筐体を傾ける際にも有効である。この場合、光学顕微鏡と光学ユニットとの光軸調整が容易になる。

上記実施形態は、共焦点光学系を構成するために絞り部材としてピンホール板を用いているが、絞り部材は光束を制限する光学素子であればよく、例えば、虹彩絞りやファイバコアなどであってもよい。ファイバ出力タイプの光源を用いる場合、ファイバコア端面の位置を絞り位置（光束が制限される位置）とすればよい。

また、上記実施形態は、固体レーザやダイオードレーザなどのレーザ光源を用いることもできる。この場合、これらのレーザ光源のビームウェストの位置を絞り位置（光束が制限される位置）とすればよく、光源自体が絞り部材の役割を果たすことになる。

上記実施形態においては、可動部はスキャンレンズの光軸と顕微鏡光学系の光軸とが平行になるように筐体の角度を変更可能にするものであってもよい。この場合、スキャンレンズの方向と顕微鏡光学系の光軸を合わせることで、光検出器で検出される信号の信号強度及び分解能を確実に向上させることができる。

また、可動部は、アタッチメント部に対して回転可能に構成されていてもよい。かかる構成を採れば、スキャンレンズの方向と顕微鏡光学系の光軸を二次元的に合わせることができ、光検出器で検出される信号の信号強度及び分解能を確実に向上させることができる。

さらに、可動部の回転中心は顕微鏡光学系の結像面に含まれていてもよい。こうすれば、視野に影響を与えることなく、光検出器で検出される信号量の増大と分解能向上の効果が得られる。

また、スキャンミラーはＭＥＭＳミラーであってもよい。この場合、装置の小型化を容易に実現することができる。

また、光検出器は、照射光の照射に伴い発生した蛍光を観察光として検出してもよく、照射光の照射に伴い発生した反射光を観察光として検出してもよい。かかる構成によれば、様々な種類の観察光のイメージングにおいて信号強度及び分解能の維持されたイメージングを実現することができる。

さらに、スキャンミラーを介して戻る観察光の光束を制限する絞り部材をさらに備え、光検出器は、絞り部材を通過した観察光を検出してもよい。この場合、共焦点観察により、光学断層画像を取得することができる。また、この絞り部材はピンホール板であってもよい。

実施形態は、走査型顕微鏡を構成する走査型顕微鏡ユニットを使用用途とし、信号強度及び分解能の維持されたイメージングを実現することができるものである。

Ａ１，Ａ２…光軸、Ｃ１…回転中心、Ｍ…試料、Ｐ１…接続ポート、Ｓ１…結像面、ｄ…所定距離、１０ａ～１０ｄ…光源、１２ａ～１２ｄ…ピンホール板（絞り部材）１３ａ～１３ｄ…光検出器、６ａ～６ｂ…第１～第４のサブユニット、９ａ～９ｃ…ダイクロイックミラー、１…共焦点顕微鏡ユニット、２…メイン筐体、３…鏡筒（筐体）、４…スキャンミラー、７…スキャンレンズ、２１…アタッチメント部、２２…可動部、２３…煽り調整機構、２４…摺動面、５０…顕微鏡、５２…対物レンズ。

Claims (9)

1. 顕微鏡光学系を有する顕微鏡の接続ポートに取り付けられることにより、走査型顕微鏡を構成する走査型顕微鏡ユニットであって、
   観察対象の試料に向けて照射光を出力する光源と、
   前記照射光に応じて前記試料から生じる観察光を検出する光検出器と、
   前記光源から出力された前記照射光を、前記試料上で走査させ、前記照射光に応じて前記試料から生じる前記観察光を前記光検出器に向けて導くスキャンミラーと、
   前記スキャンミラーによって走査された前記照射光を前記顕微鏡光学系に導光し、前記顕微鏡光学系によって結像された前記観察光を前記スキャンミラーに導光するスキャンレンズと、
   前記光源、前記光検出器、及び前記スキャンミラーを内部に備えるメイン筐体と、
   スキャンレンズが固定され、前記メイン筐体に固定された筐体と、
   前記筐体を前記接続ポートに取り付けるためのアタッチメント部と、
   前記アタッチメント部の内部にある回転中心を中心に、前記アタッチメント部に対して前記筐体を回転可能に前記筐体を支持する可動部と、
   を備える走査型顕微鏡ユニット。
2. 前記可動部は、前記スキャンレンズの光軸と前記顕微鏡光学系の光軸とが平行になるように前記筐体の角度を変更可能にする、
   請求項１記載の走査型顕微鏡ユニット。
3. 前記可動部は、前記アタッチメント部に対して回転可能に構成されている、
   請求項１又は２に記載の走査型顕微鏡ユニット。
4. 前記可動部の前記回転中心は、前記顕微鏡光学系の結像面に含まれる、
   請求項３記載の走査型顕微鏡ユニット。
5. 前記スキャンミラーはＭＥＭＳミラーである、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の走査型顕微鏡ユニット。
6. 前記光検出器は、前記照射光の照射に伴い発生した蛍光を前記観察光として検出する、
   請求項１～５のいずれか１項に記載の走査型顕微鏡ユニット。
7. 前記光検出器は、前記照射光の照射に伴い発生した反射光を前記観察光として検出する、
   請求項１～５のいずれか１項に記載の走査型顕微鏡ユニット。
8. 前記スキャンミラーを介して戻る前記観察光の光束を制限する絞り部材をさらに備え、
   前記光検出器は、前記絞り部材を通過した前記観察光を検出する、
   請求項１～７のいずれか１項に記載の走査型顕微鏡ユニット。
9. 前記絞り部材は、ピンホール板である、
   請求項８に記載の走査型顕微鏡ユニット。

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