JPH05273129A

JPH05273129A - 光エコー顕微鏡

Info

Publication number: JPH05273129A
Application number: JP9864392A
Authority: JP
Inventors: Hirotada Watanabe; 博忠渡辺
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1992-03-24
Filing date: 1992-03-24
Publication date: 1993-10-22

Abstract

(57)【要約】【目的】染色された生体材料又は無染色の生体材料等
の光エコーを検出する。【構成】レーザー光源１からの光を２分する光分割器
２と、２分された一方の光を遅延させる光遅延手段４
と、他方の光を変調する光変調手段５と、これら２つの
光を合波して被検物体２０上に光スポットを形成する光
学系３，１１，１２と、被検物体２０からの光を光電変
換する検出器１５とを有する。レーザー光源１のレーザ
ー光として、モードロックＹＡＧレーザーの光パルスの
第２高調波をパルス圧縮して得たサブピコ秒の緑色超短
パルスを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば物質の物理化学
的な性質の差を光学的に観察できる光エコー顕微鏡に関
する。

【０００２】

【従来の技術】通常の光学顕微鏡に対して、レーザー光
で試料を走査して得られた光情報を用いて試料を観察す
るレーザー走査顕微鏡が知られている。この内の共焦点
型レーザー走査顕微鏡は、照明系の焦点位置に試料を配
置してその焦点位置に光スポットを形成し、試料からの
光（反射光又は透過光等）をピンホールを介して受光素
子上に集光して光の強度を検出するものである。その共
焦点型レーザー走査顕微鏡によって得られる観察画像
は、非常に浅い焦点深度を有していることから、その光
スポットを光軸方向に走査することによって、所謂セク
ショニング効果による無限に深い焦点深度が得られると
いう利点を有している。しかし、従来の共焦点型レーザ
ー走査顕微鏡によって得られる試料の情報は、通常の光
学顕微鏡の画像から得られる情報と比較すると質的に大
差ないものであった。

【０００３】これに対して、本出願人は特願平３−３０
３５０号において、通常の光学顕微鏡では得られない試
料の物理化学的な性質の差異に関する情報を得ることが
できる顕微鏡として光エコー顕微鏡を提案した。光エコ
ー顕微鏡は、原理的には試料にレーザー光を照射して、
試料中に含まれているそのレーザー光と共鳴しうる光吸
収体における光エコーによる光学的位相緩和時間（一般
に、「Ｔ２緩和時間」又は「横緩和時間」と呼ばれてい
る緩和時間である）を測定するものである。実際には、
そのレーザー光を用いて試料を２次元的に、更には３次
元的に相対的に走査して、得られた位相緩和時間を２次
元的又は３次元的にマッピングすることにより、試料の
物理化学的な性質を明らかにすることができる。また、
同時に通常のレーザー走査顕微鏡としての走査画像をも
得ることができる。

【０００４】例えば、レーザー光と共鳴しうる色素を、
結晶質と非晶質とが混在するポリマー中に分散した場
合、結晶質中と非晶質中とでは光学的位相緩和時間が異
なることを利用することにより、結晶質相と非晶質相と
がどのような形で混在するのかを光エコー顕微鏡により
観察することができる。また、固体の場合には、その光
学的位相緩和時間は蓄積フォトンエコーのヘテロダイン
検出により容易に測定することができる。特に共焦点型
レーザー走査顕微鏡において、その照明系の焦点位置に
おける光エコーを簡便に測定する方法として、例えば光
位相変調によるヘテロダイン検出法が使用でき、光エコ
ーの光位相変調によるヘテロダイン検出法については、
本出願人による特願平２−２５３０１１号に開示されて
いる。

【０００５】また、上述の本出願人の先願に係る光エコ
ー顕微鏡は、光源として時間コヒーレンスを短くできる
色素レーザー等を用いている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般的
に用いられている色素レーザーの発振波長は６００ｎｍ
付近であり、生体材料の染色に用いられている色素の吸
収帯（５３０ｎｍ付近）やタンパク質中のアミノ酸の吸
収帯（２７０ｎｍ付近）と一致していない。また、これ
らの吸収帯と一致するような発振波長を持つ従来の光パ
ルスは、時間コヒーレンスが長いため光エコー顕微鏡の
光源として使用できない。そのために光エコー顕微鏡に
より測定できる生体材料と染色用色素との組み合わせの
種類、即ち試料の種類は限られたものとなっていた。

【０００７】本発明は斯かる点に鑑み、染色された生体
材料又は無染色の生体材料等の物理化学的な性質の差を
光学的に観察できる光エコー顕微鏡を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による光エコー顕
微鏡は、例えば図１に示す如く、像面上で点光源とみな
せる空間コヒーレンスと所定の時間コヒーレンスとを有
する光を発生するレーザー光源（１）と、このレーザー
光源からの光を２光束に分割する光分割器（２）と、こ
の分割された２光束の一方の光路中に配置された光遅延
器（４）と、その分割された２光束の内の一方又は両方
の光束を所定の周波数で変調（位相変調又は強度変調）
する光変調器（５）と、その分割された２光束を合波す
る光合波器（３）と、この合波された光束を被検物体
（２０）上に導いて光スポットを形成する照射光学系
（１１，１２）と、その被検物体上に形成されたその光
スポットをその被検物体に対して相対的に走査する走査
手段（３０，３１）と、その被検物体からの光を光検出
器（１５）に導く集光光学系（１３）と、その光検出器
（１５）の出力信号からその光変調器（５）の変調周波
数の所定の変調成分を抽出する信号処理手段（１６）と
を有する。

【０００９】そして、例えば図３に示すように、そのレ
ーザー光源（１）を、ネオジウムの発光スペクトルで発
振してパルス光ＬＰ１を発生するモード同期方式のレー
ザー装置（例えばモードロックＹＡＧレーザ６１、モー
ドロックＹＬＦレーザ等）と、その発生されたパルス光
の第２高調波ＬＰ３を発生する第２高調波発生装置（６
３）と、その発生された第２高調波ＬＰ３をパルス圧縮
してパルス幅がサブピコ秒の緑色超短パルスＬＰを発生
するパルス圧縮光学系（６４）とより構成し、その緑色
超短パルスＬＰをその光分割器（２）に供給するように
したものである。

【００１０】また、その光変調器（５）が位相変調器で
ある場合には、信号処理手段（１６）は光検出器（１
５）の出力信号からその光変調器（５）の変調周波数の
偶数倍の周波数の変調成分を抽出する。一方、その光変
調器（５）が強度変調器である場合には、光分割器
（２）により分割された２光束をそれぞれ強度変調する
ように図示なき強度変調器を光分割器（２）と光合波器
（３）の間に挿入し、信号処理手段（１６）は光検出器
（１５）の出力信号からその光変調器（５）の変調周波
数の和、差又は２つの光束の各変調周波数の整数倍の周
波数の和、差の内の何れかの変調成分を抽出する。

【００１１】この場合、例えば図１及び図４に示すよう
に、そのレーザー光源（１）とその光分割器（２）との
間に第２の第２高調波発生装置（６５）を配置し、その
レーザー光源（１）から発生されるその緑色超短パルス
ＬＰの第２高調波ＬＰ４をその光分割器（２）に供給す
るようにしてもよい。

【００１２】

【作用】斯かる本発明によれば、ネオジウムの発光スペ
クトルは波長１０６４ｎｍの近傍であるため、パルス光
ＬＰ１の第２高調波ＬＰ３の波長は緑色の５３２ｎｍの
近傍になる。従って、その第２高調波ＬＰ３をパルス圧
縮することにより、緑色超短パルスＬＰが得られる。斯
かる緑色超短パルスＬＰの波長帯は、生体材料を染色す
る際によく用いられる染料であるエオシンやローダミン
６Ｇ、更には血液に含まれるヘモグロビンの吸収帯とよ
く一致する。従って、それらの染料で染色された種々の
生体材料又は無染色の血液に対しても光エコーの測定が
可能となる。

【００１３】また、その緑色超短パルスＬＰの第２高調
波ＬＰ４は、波長が２６６ｎｍの近傍の紫外超短パルス
となる。この紫外超短パルスの波長帯は、タンパク質に
含まれるトリプトファンなどのアミノ酸の吸収波長とよ
く一致している。従って、その第２高調波ＬＰ４を用い
るこにより、タンパク質の生体材料に対して無染色で光
エコーの測定を行うことができる。

【００１４】次に、本発明は被検物体（２０）中に存在
するレーザ光源（１）からの光と共鳴しうる光吸収体の
光エコーによる光学的な位相緩和時間の分布を測定する
ものであるが、この測定原理につき説明する。また、以
下の説明は光変調器（５）が一方の光束を位相変調する
ものとしている。

【００１５】先ず、従来のレーザー走査顕微鏡において
は、光源として時間コヒーレンスの長い、即ち極めて狭
い発振スペクトル幅を有するレーザー光源（例えばＨｅ
−Ｎｅレーザー、ＣＷアルゴンレーザー等）が用いられ
てきた。それに対して、本発明の光エコー顕微鏡では、
被検物体（２０）の光学的な位相緩和時間を測定すると
いう手法のために、光源として広い発振スペクトルを有
するレーザー光源（１）を用いている。

【００１６】例えば図１に示すように、レーザー光源
（１）からの光は、光分割器（２）により２分され、そ
の内の何れか一方の光束の光路長が光遅延器（４）によ
り順次変化する。それと並行して、その２分された光束
の何れか一方の光束の位相が光変調器（５）により例え
ば周波数ｆで変調される。この場合、光路長が変化して
いる光束の位相を変調してもよい。その後、２分された
光束は光合波器（３）で合波され、この合波された光束
が照明光学系（１１，１２）により被検物体（２０）上
に光スポットとして集束される。この被検物体（２０）
の光スポットからの反射光又は透過光等が集光光学系
（１３）により光検出器（１５）に導かれ、光検出器
（１５）は２つの光束の干渉による強度変化に対応する
信号を出力する。

【００１７】被検物体（２０）が光エコーを生ずる物理
化学的性質を有している場合には、光エコーは光変調器
（５）における位相変調の変調周波数ｆの２倍、４倍、
‥‥等の偶数倍の周波数成分として検出されることが分
かっている。そこで、信号処理手段（１６）において、
光検出器（１５）の出力信号からその変調周波数ｆの偶
数倍の変調成分を抽出することにより、光エコーを検出
することができる。そして、光遅延器（４）を用いて２
分された一方の光束の光路長を変化させて、２つの光束
の光路長の差を順次変化させながら、その光エコーの変
化を記録することにより、被検物体（２０）の光学的な
位相緩和時間を計測することができる。

【００１８】更に、走査手段（３０，３１）により、光
スポットと被検物体（２０）とを相対的に２次元的に又
は厚さ方向も含めて３次元的に走査しつつ、各部での位
相緩和時間を計測することにより、被検物体（２０）の
表面又は内部の光エコーによる光学的な位相緩和時間の
分布を計測することができる。これにより、被検物体
（２０）の表面又は内部の物理化学的な性質の差を光学
的に観察することができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明による光エコー顕微鏡の第１実
施例につき図１及び図３を参照して説明する。図１は本
実施例の光エコー顕微鏡の概略の構成を示し、この図１
に示すように、本例の光学系は、大別すると図１中のそ
れぞれ点線で囲まれた３つの部分、即ち光源手段
（Ａ）、光変調光学系（Ｂ）及び共焦点型レーザー走査
顕微鏡（Ｃ）から構成する。本例の光源手段（Ａ）は、
レーザー光源１そのものである。レーザー光源１から発
生される光は、像面上で点とみなせる空間コヒーレンス
を有し、且つ被検物体の注目する光吸収体の光学的な位
相緩和時間よりも短い時間コヒーレンスを有することが
望ましい。

【００２０】図３は、そのレーザー光源１の構成を示
し、この図３において、６１は８２ＭＨｚのモード同期
ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レ
ーザーであり、このモード同期ＹＡＧレーザー６１は波
長１０６４ｎｍでパルス幅１００ｐｓ程度の光パルスＬ
Ｐ１を発生する。６２は、光ファイバー及びグレイティ
ング（回折格子）より構成される波長１０６４ｎｍ用の
パルス圧縮光学系を示し、その発生された光パルスＬＰ
１をパルス圧縮光学系６２により、パルス幅が１０ｐｓ
程度の光パルスＬＰ２に変換する。６３は、入射光の第
２高調波を発生する結晶よりなる第２高調波発生装置
（second harmonic generator ：ＳＨＧ）を示し、パル
ス圧縮後の光パルスＬＰ２をその第２高調波発生装置６
３に入射して、波長が半分の５３２ｎｍに変換されると
同時にパルス幅も５ｐｓ程度に変換された光パルスＬＰ
３を得る。

【００２１】６４は、光ファイバー及びプリズム対から
なる波長５３２ｎｍ用のパルス圧縮光学系を示し、その
光パルスＬＰ３をパルス圧縮光学系６４に入射して、こ
のパスル圧縮光学系６４より波長が５３２ｎｍ（緑色）
でパルス幅がサブピコ秒の緑色超短パルスＬＰを得る。
本例ではこの緑色超短パルスＬＰを図１の光変調光学系
（Ｂ）に供給する。その緑色超短パルスＬＰを用いるこ
とにより、エオシン等で染色した生体材料や血液を試料
とした測定が可能となる。

【００２２】なお、図３のモード同期ＹＡＧレーザー６
１の代わりに、ネオジウム（Ｎｄ）の発光スペクトルで
発光する他のレーザー、例えばモード同期型のＹＬＦ
（イットリウム・リチウム・フルオライド）レーザー等
を使用することができる。また、必ずしもネオジウムの
発光スペクトルを使用しなくとも、要は発振波長が１０
６４ｎｍの近傍で、第２高調波の波長が５３２ｎｍの近
傍になるモード同期型のレーザーであれば使用すること
ができる。また、図３において、パルス圧縮光学系６２
及６４はどちらか１個のパルス圧縮光学系にまとめるこ
ともできる。

【００２３】図１に戻り、レーザー光源１で発生された
緑色超短パルスＬＰを光変調光学系（Ｂ）の入力側の光
分割器２に入射させ、この光分割器２でそのパルスＬＰ
を２個の光束に分割する。また、光変調光学系（Ｂ）の
出力側には、そのように分岐された２つの光束を合波す
る光合波器３を配置する。光分割器２及び光合波器３は
共に偏光ビームスプリッターであるが、代わりに偏光特
性が殆ど無いか或いは全く無い半透鏡なども用いること
ができる。それら光分割器２と光合波器３との間に並列
に第１の直交反射面６ａ，６ｂと第２の直交反射面７
ａ，７ｂとを配置する。

【００２４】光分割器２の分割面を透過した光束は、第
１の直交反射面の一方の反射面６ａで反射されて図示省
略した可動ステージに固定された第１のコーナーキュー
ブ４ａに向い、このコーナーキューブ４ａで反射された
光束が第１の直交反射面の他方の反射面６ｂで反射され
て光合波器３に入射する。４ｂはその可動ステージを介
してコーナーキューブ４ａを変位させる変位器を示し、
コーナーキューブ４ａ、可動ステージ及び変位器４ｂよ
り光遅延手段４が構成されている。この変位器４ｂを用
いてコーナーキューブ４ａを移動させることにより、一
方の光束に所定量だけ遅延を生じさせることができる。

【００２５】また、光分割器２の分割面で反射された光
束は、第２の直交反射面の一方の反射面７ａで反射され
て第２のコーナーキューブ５ａに向い、このコーナーキ
ューブ５ａで反射された光束が第２の直交反射面の他方
の反射面７ｂで反射されて光合波器３に入射する。その
コーナーキューブ５ａを圧電素子５ｂの一端に固定し、
この圧電素子５ｂの他端を動かない基板に固定し、圧電
素子５ｂを交流駆動源５ｃにより振動させる。これらコ
ーナーキューブ５ａ、圧電素子５ｂ及び交流駆動源５ｃ
により位相変調手段５が構成されている。

【００２６】位相変調手段５は、電気光学効果を有する
結晶を用いて構成してもよいが、本実施例においては、
一端が固定され他端にコーナーキューブ５ａが固定され
た圧電素子５ｂを用いて構成している。そして、交流駆
動源５ｃにより圧電素子５ｂに周波数ｆの交流電圧を印
加することによって、変調周波数ｆの位相変調手段５を
構成している。これら光分割器２、光合波器３、光遅延
手段４の一部及び位相変調手段５の一部等により光変調
光学系（Ｂ）が構成されている。

【００２７】本実施例では、光分割器２を透過した光束
の光路上に光遅延手段４を、光分割器２で反射された光
束の光路上に位相変調手段５をそれぞれ配置したが、こ
れに限らず、逆の配置も可能である。また、光遅延手段
４と位相変調手段５とを共に一方の光路上に配置するこ
とも可能である。この光変調光学系（Ｂ）内の２個の光
束が光合波器３で合波されて共焦点型レーザー走査顕微
鏡（Ｃ）の半透過鏡１０に向かう。

【００２８】共焦点型レーザー走査顕微鏡（Ｃ）におい
て、光軸に４５°の傾斜角で斜設された半透過鏡１０を
透過した光束は走査手段３０、第１の対物レンズ１１及
び第２の対物レンズ１２を経て外部の被検物体２０に入
射する。この場合、対物レンズ１１及び１２からなる照
射光学系により被検物体２０上にレーザー光の光スポッ
トが形成される。被検物体２０の光スポット形成部にお
ける散乱又は蛍光若しくは燐光による発光等で上方に戻
された光は、第２の対物レンズ１２、第１の対物レンズ
１１及び走査手段３０を経て半透過鏡１０に戻る。この
半透過鏡１０により反射された光は、集光レンズ１３及
び遮光板１４のピンホール開口を介して光電子増倍管よ
りなる検出器１５の受光面に入射する。

【００２９】集光レンズ１３及びピンホール開口を有す
る遮光板１４から集光光学系が構成され、被検物体２０
の光スポット形成部と遮光板１４のピンホール開口とは
ほぼ共役である。遮光板１４のピンホール開口は、照射
光学系の焦点位置（光スポット形成面）からの散乱光又
は蛍光若しくは燐光による発光のみを検出するための空
間フィルターとして機能している。また、半透過鏡１０
の集光レンズ１３と反対側の方向に光トラップ１７を配
置する。この光トラップ１７は、光変調光学系（Ｂ）の
光合波器３から半透過鏡１０に供給された光のうち半透
過鏡１０で反射された光が、集光レンズ１３を含む集光
光学系に入射して迷光が生ずるのを防止する。

【００３０】検出器１５は光電変換により入射光量に応
じた信号を出力し、この検出器１５から出力される信号
をロックインアンプ１６に供給する。ロックインアンプ
１６は、その供給された信号の中から位相変調手段５の
変調周波数ｆの２倍の周波数成分のみを増幅して電気信
号処理装置４０に供給する。なお、光エコーは位相変調
周波数ｆの偶数倍の周波数成分の信号として検出される
ので、ロックインアンプ１６は、検出器１５から供給さ
れる信号の中から例えば変調周波数ｆの４倍、６倍、８
倍等の偶数倍の周波数成分のみを増幅して電気信号処理
装置４０に供給するようにしてもよい。

【００３１】また、走査手段３０は、照射光学系による
光スポットを被検物体２０上で走査するものである。こ
の走査手段３０は光学的な反射或いは屈折による光走査
手段として周知のものを用いることができ、走査駆動手
段３１からの駆動信号により走査手段３０が光束を走査
することにより、光スポットが所定の速度で被検物体２
０上を走査する。走査手段３０はいわば空間変調器であ
る。ただし、光スポットと被検物体２０とを相対的に走
査する手段としては、その他に、被検定物体２０を保持
したステージを照射光学系に対して相対的に移動する装
置を採用してもよい。また、試料としての被検物体２０
は、必要に応じて試料を冷却保持するための試料室２１
に収納されている。

【００３２】更に、本実施例の光エコー顕微鏡には、制
御手段３２、電気信号処理装置４０及びデータ処理装置
５０を設ける。制御手段３２は、交流駆動源５ｃ、変位
器４ｂ及び走査駆動手段３１の動作を制御すると共に、
変位器４ｂにおける変位量（光束の遅延時間に対応する
量）及び走査制御手段３１用の走査信号を電気信号処理
装置４０にも供給する。電気信号処理装置４０は、ロッ
クインアップ１６から供給される信号を、走査駆動手段
３１の走査信号により得られる照射光学系の光スポット
の位置と光遅延器４による遅延時間とに対応して内蔵さ
れた記録再生手段に記録し、必要に応じてその記録再生
手段から所望の信号を再生する。また、電気信号処理装
置４０は、必要に応じて記録再生手段から再生した信号
をデータ解析装置５０に供給する。データ解析装置５０
は、照射光学系による光スポットの形成される被検物体
２０内の所望の計測点に対して、光変調光学系（Ｂ）に
おける一方の光束の遅延時間の変化による、ロックイン
アンプ１６の出力信号の変化量の分析を行う。また、こ
のデータ解析装置５０は、解析結果を付属のＣＲＴディ
スプレイに画像として表示する。

【００３３】走査手段３０によるレーザービーム走査と
光遅延手段４による光路長の走査は、必要に応じ任意の
組合わせで行うことが可能であるが、被検物体２０上で
の光スポットの相対的走査速度は、上述の位相変調手段
５による位相変調に対して十分に遅いことが必要であ
る。

【００３４】以上の如き本実施例の光エコー顕微鏡によ
り、例えば、エオシン又はローダミン６Ｇ等の染料を用
いて生体組織を染色して観察する場合、又は血液を無染
色で観察する場合、緑色超短パルスＬＰの波長である５
３２ｎｍはそれら染料の吸収帯及びヘモグロビンの吸収
帯と一致しており好都合である。そして、位相変調手段
５の位相変調周波数ｆを２０ｋＨｚとして、走査手段３
０により被検物体２０上で光スポットを所定の位置に設
定して、光遅延手段４の遅延時間を変化させた。この状
態で、ロックインアンプ１６で４０ｋＨｚの電気信号の
みを増幅し、これにより得られた信号を記録することに
より、被検物体２０のレーザー焦点位置における光学的
な位相緩和時間が得られた。同様に走査手段３０で光ス
ポットの位置を走査することにより、被検物体２０上又
は内部の各空間点における光学的な位相緩和時間が得ら
れ、生体組織についての詳しい情報が得られた。

【００３５】次に、本発明の他の実施例につき説明す
る。この実施例は、図１の例のレーザー光源１を図４の
光源系で置き換えたものである。図４は本例の光源系を
示し、この図４において、１は図１のレーザー光源その
ものであり、このレーザー光源１から波長が５３２ｎｍ
でパルス幅が５ｐｓ程度の緑色超短パルスＬＰが発生さ
れる。６５は、入射光の第２高調波を発生する結晶より
なる第２の第２高調波発生装置（ＳＨＧ）を示し、その
緑色超短パルスＬＰをその第２高調波発生装置６５に供
給して、波長が２６６ｎｍの紫外超短パルスＬＰ４を得
る。この場合、その第２高調波発生装置６５の次にパル
ス圧縮光学系を配置してパルス幅を更に小さくしてもよ
い。その紫外超短パルスＬＰ４を図１の光変調光学系
（Ｂ）の光分割器２に供給する。他の構成は図１と同様
である。

【００３６】本例においては、紫外超短パルスＬＰ４の
波長２６６ｎｍは、トリプトファンなどのアミノ酸の吸
収波長と一致している。従って、トリプトファンなどの
アミノ酸を含む生体材料（例えばタンパク質）を無染色
で光エコー方式で観察することができる。

【００３７】図２は、本発明による第２実施例の構成を
示す概略構成図である。この実施例は図１に示した構成
の光エコー顕微鏡とは、共焦点型の集光光学系を持たな
いレーザー走査顕微鏡（Ｃ）を有する点、また透過型で
ある点で構成を異にしている。そして、照射光学系によ
る光スポットの走査は、被検物体２０を収納する試料室
２１を図示なきステージを走査駆動手段３３より移動さ
せることによって行う。その他の構成は同様であるた
め、前記第１実施例の構成と同等の機能を有する部材に
は、同一の符号を付した。被検物体２０からの透過光、
散乱光、及び発光は、集光レンズ１８により検出器１５
上に集光され、検出器１５の出力信号のなかから位相変
調周波数の２倍の変調成分のみがロックインアップ１６
により増幅されて電気信号処理装置４０及びデータ解析
装置５０により所望の処理がなされる。

【００３８】このような第２実施例の構成によっても、
被検物体の光エコーを検出することができ、被検物体の
物理化学的情報を得ることができる。尚、上記の実施例
においては、いずれも検出器１５において、照射光と同
一波長の光エコーを検出することとしたが、被検物体か
ら発する蛍光の光エコーを検出することも可能である。
この場合、検出器に至る光路上に蛍光の波長域のみを透
過するフィルタを設けることにより蛍光の光エコーのみ
を検出することができることは言うまでもない。

【００３９】また、図１の例では光変調器として位相変
調手段５が使用されているが、光分割器２で２分された
光束の一方又は両方を強度変調するようにしてもよい。
この場合には、光分割器２により分割された２光束をそ
れぞれ強度変調するように図示なき強度変調器を光分割
器２と光合波器３との間に挿入し、ロックインアンプ１
６では、検出器１５の出力信号からその強度変調器の変
調周波数の和、差又は（両方の光束を異なる変調周波数
で強度変調する場合には）２つの光束の各変調周波数の
整数倍の周波数の和、差の内の何れかの変調成分を抽出
する。

【００４０】なお、本発明は上述実施例に限定されず本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得るこ
とは勿論である。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、染色された生体材料や
無染色のタンパク質についても試料とすることができる
ようになり、光エコー顕微鏡の利用分野が大幅に広がる
利点がある。また、緑色超短パルスの第２高超波、即ち
紫外超短パルスを使用する場合には、波長帯がトリプト
ファン等のアミノ酸の吸収帯とほぼ一致しているため、
アミノ酸を含む生体材料を無染色で観察できる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光エコー顕微鏡の第１実施例を示
す構成図である。

【図２】本発明による光エコー顕微鏡の第２実施例を示
す構成図である。

【図３】図１におけるレーザー光源の詳細な構成を示す
ブロック図である。

【図４】本発明の他の実施例の光源系の構成を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１レーザー光源２光分割器３光合波器４光遅延手段５位相変調手段１１，１２対物レンズ１３集光レンズ１５検出器２０被検物体３０走査手段４０電気信号処理装置５０データ解析装置６１モード同期ＹＡＧレーザー６２１０６４ｎｍ用のパルス圧縮光学系６３第２高調波発生装置６４５３２ｎｍ用のパルス圧縮光学系６５第２高調波発生装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像面上で点光源とみなせる空間コヒーレ
ンスと所定の時間コヒーレンスとを有する光を発生する
レーザー光源と、該レーザー光源からの光を２光束に分
割する光分割器と、該分割された２光束の一方の光路中
に配置された光遅延器と、前記分割された２光束の内の
一方又は両方の光束を所定の周波数で変調する光変調器
と、前記分割された２光束を合波する光合波器と、該合
波された光束を被検物体上に導いて光スポットを形成す
る照射光学系と、前記被検物体上に形成された前記光ス
ポットを前記被検物体に対して相対的に走査する走査手
段と、前記被検物体からの光を光検出器に導く集光光学
系と、該光検出器の出力信号から前記光変調器の変調周
波数の所定の変調成分を抽出する信号処理手段とを有
し、前記レーザー光源を、ネオジウムの発光スペクトルで発
振してパルス光を発生するモード同期方式のレーザー装
置と、前記発生されたパルス光の第２高調波を発生する
第２高調波発生装置と、前記発生された第２高調波をパ
ルス圧縮してパルス幅がサブピコ秒の緑色超短パルスを
発生するパルス圧縮光学系とより構成し、前記緑色超短
パルスを前記光分割器に供給する事を特徴とする光エコ
ー顕微鏡。
【請求項２】前記レーザー光源と前記光分割器との間
に第２の第２高調波発生装置を配置し、前記レーザー光
源から発生される前記緑色超短パルスの第２高調波を前
記光分割器に供給する事を特徴とする請求項１記載の光
エコー顕微鏡。