JPH11101942A - 顕微鏡におけるアダプティブ光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】顕微鏡の観察光、および／または照明光内にお
ける１つ以上の波面変調器を、通常の顕微鏡への応用 【解決手段】光学式顕微鏡の観察光光路あるいは照明光
路に透過式波面変調器あるいは反射式波面変調器のよう
なアダプティブ光学装置を配置した

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、顕微鏡の観察光、
および／または照明光内における１つ以上の波面変調器
を、通常の顕微鏡への応用することに関する。変調器
は、対象物空間内での焦点の形成とスライドばかりでな
く、場合によっては収差も補正される作用を目的とし
て、光の位相および／または振幅を変化させる。適用範
囲としては、共焦点顕微鏡、レーザー装備の顕微鏡、従
来の光学式顕微鏡、および分析用顕微鏡が含まれる。

【０００２】本発明における「波面変調器」は、光波の
位相および／または振幅に目的とする作用を与えるため
の装置である。反射してくる１つの光学要素（変形可能
なミラー、すなわち電子的誘導制御、または圧電素子ア
レイにより誘導制御されるミラー、あるいはバイモルフ
素子ミラー）、または透過式光学要素（ＬＣＤ、または
類似の集積ユニット）に基づくものを指す。この要素
は、連続的、または区分的に構成可能である。とくに、
これらの部分は、その都度問題となる位置に対して適合
するように誘導制御することが可能である。

【０００３】脱焦走査モードの場合に生じる顕微鏡にお
ける対物レンズの収差は、原則として補正可能な範囲と
補正不可能な範囲に分類することができる。これらの収
差の原因としては、対物レンズに起因するもの、顕微鏡
の先の画像形成光学部分によるもの、および顕微鏡の組
織標本自体に起因するものとに分類することができる。

【０００４】適切なソフトウエアを備えたコンピュータ
により行う波面変調器の誘導制御における、必要な位置
の大きさは、あらかじめ計算（オフラインで）される
か、または測定値から計算される（オンライン、たとえ
ば、波面センサー、または中間像における点輝度の測定
による）。

【０００５】

【従来の技術】従来公開されている関連特許は以下に列
挙する通りである。 ・米国特許 ＵＳ ４４０８８７４、Ｗ. ジンキー、
Ｌ.ローゼンベルク（１９８１／８３）リソグラフィー
において画像再生システム用に非点倍率を調節するため
の機械的または空圧的に変形可能な光学要素。 ・欧州特許 ＥＰＯ ００９８９６９ Ｂ１， Ｊ.アー
ノルド（１９８３／８７）非点調整のために変形可能な
光学要素。鏡面膜に外力を加えて曲げた場合、あらかじ
め計算した形状になるように、鏡面膜の厚さが表面上で
変化する。 ・欧州特許 ＥＰＯ ０３０７３５４ Ｂ１、 Ｈ.緒フ
ァット（１９８８／９２）たとえば、顕微鏡の対物レン
ズ等の構成要素を軸方向に精密調整するために、バイモ
ルフ圧電薄膜素子で構成されるリング状の配列。 ・米国特許 ＵＳ ５１４２１３２，Ｂ. マクドナル
ド、Ｒ．ハンター、Ａ．スミス（１９９１／９２） ウ
ェーハ製造用にアダプティブ制御される光学システム
（ステッパー：ステップ式投影露光装置）。補正は、ウ
ェーハからの反射光と元の光との干渉によって得られ
る。収差補正のための正確な方法は記述されていない。 ・ドイツ特許 ＤＥ ３４０４０６３Ｃ２、 Ａ．スズ
キ、Ｍ．コーノ（１９８４／９３） 画像再生誤差、と
くに横方向の焦点ずれを補正するための画像再生システ
ム光路内の屈折透過メンブレン。 ・米国特許 ＵＳ ５５０４５７５，Ｒ．スタッフォー
ド（１９９３／９６）三次元光変調器と分散要素にもと
づく分光器。分散要素通過後の光を検出器に接続するた
めに応用されたファイバー、オプティカル・スイッチ、
およびフレキシブル・ミラー。 ・欧州特許 ＥＰＯ １６７８７７，ビレ、ハイデルベ
ルク・インストルメント社（出願１９８５年） アダプ
ティブ・ミラーを備えた検眼鏡

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】通常の光学式顕微鏡の
場合も、レーザー式顕微鏡の場合も同様に、対物レンズ
の焦点は、より高い精度で光学軸方向だけでなく、横方
向にも同様にその位置スライドの必要がある。これは、
従来の顕微鏡の場合は、観察対象物、あるいは対物レン
ズを機械的にずらすことによって行っている。それに加
えて、レーザー光で照射する場合には、対象物空間での
スライドはどうしても必要となる。結局、対象物空間内
で３次元的な焦点スライドが是非とも必要となる。顕微
鏡の原理から、これらのスライドは、光路の波面でも行
うことができる。いずれにしても、この操作は光路の瞳
孔面で行われることが必要である。対象物内における焦
点のスライドは、波面の球面変化、すなわち波面の傾き
の横方向スライドに相当する。

【０００７】

【発明の実施の形態】

従来の光学式顕微鏡における応用 １−１ 観察光光路 対象物空間における焦点の軸方向スライドを対物レンズ
と対象物との距離に変更を伴わずに達成するためには、
対物レンズの瞳孔、または瞳孔面に対して等価な平面に
波面が形成される必要がある。このような波面の形成
は、波面−位相変調器によって達成することができる。
図１および図１ａは、観察される対象物、および図示さ
れていない接眼レンズで観察可能な中間像を生じさせる
ための円筒レンズのような対物レンズを備えた光学式顕
微鏡の画像形成光路の概略図を示す。円筒レンズと対物
レンズとの間には、本発明による波面変調器が設けられ
ている。

【０００８】対物レンズによって曲げられた波面は、対
物レンズの収差が等しくなるように波長変調器によって
補正される。計算では、瞳孔における波面の曲率半径が
−３．０ｍから１．５ｍの間の場合に、焦点は１．５ｍ
ｍ以上のスライドが可能であることを示している。これ
は使用される対物レンズに依存し、ここではこの結果
は、Ｅｐｉｐｌａｎ−Ｎｅｏｆｌｕａｒの２０ｘ／０．
５に関係している。ほとんどの場合、数１０マイクロメ
ータの範囲でのスライドである。すでに数学的計算が示
すように、焦点スライドの可能な間隔は、対物レンズが
大きくなるにつれて小さくなる。しかし対物レンズは、
入射ひとみでこの球面変形波面になるように設計構成さ
れるのではないので、脱焦した場合の対物レンズによる
収差は回避不可能である。

【０００９】対物レンズに機械的影響を与えないこのよ
うな焦点スライドは、いくつかの利点を有する。その１
つとして、対物レンズの前面レンズから対象物までの固
定した作動距離によって、顕微鏡によって行う対象物へ
のあらゆる機械的調整が消去されることがある。たとえ
ば、これによってまず可能になるのは、静的に水に浸し
た対象物を種々の深さで切断した観察面で画像撮影する
ことである。

【００１０】このような技術は、対象物の機械的変形や
標本に機械的圧力が加わる環境のために今まで成功して
いなかったものである。顕微鏡の固定作動距離によっ
て、バイオメディカル分野での試料の分析研究にも有利
な結果が得られている。マイクロ滴定板を使用する場合
に、マイクロ滴定板によって生じる収差の補正も均一に
行うことが可能である。マイクロ滴定板は、光学的に光
路内に取り込み可能で、そしてその中に顕微鏡の対物レ
ンズ（したがって、たとえば前面レンズ）を部分的に一
体化することができる。

【００１１】図１ｂは、波面を円筒レンズの方向に補正
する変形可能なミラーを有する光学式顕微鏡の構成を示
している。第１および第２の変調装置は、対物レンズと
円筒レンズとの間のビーム・スプリッターを経て画像形
成に関与している。両変調装置の前には、各々に対して
瞳孔調整用の光学系がさらに設けられている。

【００１２】この方式の装置については、図７と関連づ
けてさらに詳しく説明する。波面変調器を通して波面が
適当に変形されることにより、標本と試料環境による収
差の補正もまた可能となる。これについては、図２に示
されている。対物レンズと円筒レンズの間に設置されて
いる波面変調器によって、収差で歪めれられた波面が補
正される。これに対しては、波面補正における球面部分
がまだ不十分なので、球面部分が加えられる必要があ
る。軸対象の収差（球面収差のすべての項がより高次で
ある）に対しては、リング状の光アクチュエータで十分
である。角度依存の収差に対しては、部分化したアクチ
ュエータを適用することが必要である（図４）。これら
は、互いに同一の波面変調器に組み込むか、あるいは２
つの独立の変調器を瞳孔面に設置することができる。前
者の場合は、要求される解決に関してアクチュエータの
数を２次に段階付け、後者の場合には、１次に段階付け
るが、これは電子誘導制御をより効率的にすることを意
味する。

【００１３】現在の位相変調器は、その振幅と位相勾配
に限界があり、これにより、さらに対物レンズの作動点
から離れての収差補正の可能性に限界が生じる。考えら
れ得る解決策は、アダプティブ光学と従来のガラス系光
学機器との組合せである。この場合、後者は大きな位相
勾配、またはより大きな波面振幅を発生させるのに寄与
し、微調整はアダプティブ光学によって達成される。焦
点距離を大きい方向へスライドさせていくと、ひとみで
必要な凸波面によって、光の活用量、あるいは利用可能
な開口部を減じてしまう状態へ導く１つの減光状態（ヴ
ィニェット）になる。この拘束は、構造によって条件付
けられ、今後原則として対物レンズの解釈の際に考慮さ
れる。

【００１４】焦点をスライドさせる場合に、それを越え
て光路中に収差が発生し、これは像を歪ませる可能性の
あるものである。収差を補正するためには、上記に示唆
したように波面の非球面部分を重ね合わせることができ
る。数学的計算では、次数としてｒ^４とｒ^６（より高次
の球面収差）の僅かな軸対象部分により、すでに波面に
おける画像の著しい改善が達成されている（整形率９８
％以上）。この方法のもう１つの利点は、反射に基づい
た波面変調器の収色特性にある。メンブレン・ミラーに
適当なコーティングを施すと、深い紫外線から遠赤外線
までの全スペクトル領域にわたって位相変調できるとい
う点である。色収差は、（吸収効果まで）取り除かれ
る。この結果から画像生成において新しい色補正特性が
得られる。照明光を逐次種々の波長に設定するととも
に、波面変調器が個々の波長に対して適切な光学的補正
を施すように設定される。これにより、色彩が最適に補
正された１組の画像が得られ、これらは重ねられ、より
高度な色補正された白色光画像が得られるが、このよう
な補正は、古典的なガラス光学系の適用では達成不可能
なものである。原理的にはこの方法で、対物レンズは光
スペクトルにおける任意の数の波長について波面変調器
を用いて最適補正することができる。

【００１５】焦点をスライドし、球面収差を補正するの
に必要な波面は、単に軸対象特性を有しているだけであ
る。顕微鏡の対物レンズの瞳孔にこのような波面を生じ
させるには、波面における最大勾配は縁部分に現れるの
で、アダプティブ光学は、光アクチュエータの配置を周
辺部へ向かうほど局部頻度が密になるようにする必要が
ある（図４）。

【００１６】図４の図４ａ−図４ｃには、局部頻度が増
加する種々のアクチュエータ構造を示し、同様に４ｄに
は、一例として非点収差とコマ収差を補正するための扇
形部分を有するアクチュエータ構造を示している。カメ
ラを装備した画像撮影では、とくに空間解像度が高い場
合に画素のミスマッチング効果が生じる。この場合、顕
微鏡の像はカメラの画像に対してずれが生じているの
で、ビデオ信号の個々の画像は空間的にずれている。こ
の問題は画像を形成する信号波面の変化する傾斜部分に
よって除外される。適当な制御により、画像信号の振動
は安定化され、静的な像が生成される。カメラを装備し
て像を撮影する場合のもう１つの問題は、画像領域の湾
曲である。画像形成光路内で波面変調器を利用した場
合、その作動中、色補正のようなもう１つのパラメータ
のコスト負担で画像領域の湾曲は改善される。

【００１７】１−２ 照明光の光路 照明光の光路に、アダプティブ光学系を組み込むことに
より、光学系の柔軟な解釈、顕微鏡の光学的個性の改
善、それに新しい照明技術が実現される。観察光の光路
においても同様な方法で、波面位相変調器が照明フィラ
メント（必要があればレーザー）の画像形成を対象物平
面内に最適化することができる。同様に、微妙な照明の
場合には、対象物空間に対して一様な照明が設定され
る。図３は、照明フィラメントの後に挿入されているコ
レクターとコンデンサーの間に波面変調器が設置されて
いる場合を示している。波面振幅変調器により照明光
は、対象物平面で強度と均質性が空間的に最適化され
る。原理的には、そのようにして瞳孔への問題着手が実
現可能になる。目的とする波面の傾斜部分の変更によ
り、対象物空間の曲がった照明が達成可能となる。

【００１８】２． 共焦点顕微鏡とLSMに置ける応用 共焦点顕微鏡への応用は、照明光にレーザー光を使用す
ることにより、古典的な光学式顕微鏡の場合よりも容易
に実現可能である。 ２−１ 照明 照明にレーザーを使用する際に、波面変調器を挿入する
ことは、まず照明フィラメントへの結合するのに有利で
ある。ここでは可変順応光学系が実現可能であるが、最
適なフィラメント結合を得るには、その焦点距離と画像
形成特性の関係は、レーザーのビーム特性と使用される
フィラメントに依存して設定することができる。同じ原
理に基づく設計は、照明用フィラメントを顕微鏡の光学
系へ結合する場合にも適用することができる。変調器の
敏速性から、時間的に分解された計測と多重操作も実現
可能であり、１つ以上のレーザーと種々のフィラメント
間を切り換えることが可能になる。

【００１９】共焦点による像形成の場合、限定されたピ
ンホールを通しての透過は、動的に順応可能である。焦
点の状態も直径も広い限界範囲内で可変である。照明用
レーザーは、個別の要求にしたがって最適に調整可能で
ある。さらに、焦点の光構成の輪郭もそのピンホールに
適応させることができる。実際に実現されるピンホール
では常に生じるような、軸対象ばかりでなく菱形または
長方形の開口のような他の形状の輪郭でも適合し、最大
透過、または最小の回折損失となるように最適化され
る。このような最適化は、一方ではあらかじめ計算した
パラメータで静的に設定されるか、または操作中に特定
の最適化されるパラメータになるように制御される。

【００２０】古典的な顕微鏡の場合と同様に、色補正の
設定は使用される照明用レーザーに依存している。レー
ザー結合と照明および撮像光学系で、高速かつ同期して
制御される波面変調器を使用することにより、種々の波
長における像を、それぞれ色補正を最適にして逐次撮影
することができる。

【００２１】

【実施例】波面変調器は、現在種々の形式のものが入手
可能である（図５）。したがって、たとえばＬＣＤをベ
ースにした透過式変調器（図５ｄ）、または可動メンブ
レンを備えた反射式変調器が入手可能である。これらは
また調整要素の方法によって種々異なっている。すなわ
ち、圧電素子制御式（５ｂ）、静電気式（５ａ）、およ
びバイモルフ・メンブレン式（５ｃ）である。本発明は
一般的には波面変調器に関するが、ここでは静電式メン
ブレン・ミラーが多くの利点を有することから内容の中
心になっている。

【００２２】このように微細に造られたモノシリックな
メンブレン・ミラーは、図６ａおよびｂにメンブレンは
Ｍで、制御電極はＥで示されているが、これは、その高
い平坦度と反射面の光学的質の良さ（λ／２０より良
好）、構造が小さいこと（２−２０ｍｍ）、低電圧（１
００Ｖ未満）でヒステリシスのない制御性、メンブレン
が機械的に高い限界周波数（数ＭＨｚ）を有すること、
リフトが大きいこと（約１００μｍ）、さらに小さな曲
率半径（１ｍ以下）、および高い空間密度を有し広範囲
に可変なアクチュエータ構造、という点で傑出してい
る。この静電式メンブレン・ミラーの大きな利点は、放
物線状の形状にするには、単に一定の電位をアクチュエ
ータ電極に印可すればよいという事実にある。ミラーの
放物形状は、電極を一定に制御した場合、メンブレンの
物理的特性（一定の表面力）から生じるものである。し
たがって、力学的には小さな制御、すなわち低い印可電
圧で大きな位置変化（ミラーのリフト）を達成すること
ができる。

【００２３】図７は、とくに多光子励起を目的としたシ
ョート・パルス・レーザーを備えたレーザー操作顕微鏡
を示す。これについては次項で詳述する。非線形プロセ
スでは、検出された信号は励起強度のｎ乗に左右され
る。励起には高い強度が必要となる。この高い強度は、
ショート・パルス・レーザーの使用と、これに続いて顕
微鏡の対物レンズで回折を制限して集束させることによ
って達成される。したがって、設計の目標は、試料内で
焦点をできるだけ小さく（理想的）またパルス長をでき
るだけ短くすることである。そうすることによって、試
料内で高い強度が達成可能である。非線形プロセスとし
ては、たとえば表面第２高調波（ＳＳＨＧ）を発生する
多光子吸収、および第２高調波（ＳＨＧ）時分割式顕微
鏡、ＯＢＩＣ、ＬＩＶＡ等がある。本発明は、「２光子
顕微鏡」に基づき下記により詳しく記述する。

【００２４】ＷＯ ９１／０７６５１から、２光子レー
ザー走査顕微鏡が知られているが、これは赤、または赤
外線領域の励起波長でピコセカンド以下の領域でのレー
ザーパルス励起によるものである。ＥＰ６６６４７３Ａ
１、 ＷＯ ９５／３０１６６、およびＤＥ ４４１４９
４０Ａ１は、ピコセカンド以上の領域でパルス光、また
は連続光による励起について記載されている。２光子励
起の手段で試料を光学的に励起する手順は、ＤＥＣ ２
４３３１５７０に記載されている。同じ申請者のＤＥ
２９６０９８５０には、光ファイバーを経由する顕微鏡
光路におけるショート・パルス光の結合について記述さ
れている。

【００２５】２光子顕微鏡 周知のごとく、２光子蛍光顕微鏡は、従来の１光子蛍光
顕微鏡に対して基本的に次の可能性を開いた。すなわ
ち、 １．下記の利点を有する非線形励起確率 I_2hv = A・(I
_exc)² の実現 −共焦点絞りを使用しない３次元弁別、すなわち深度弁
別 −セルの色あせ、または破壊はとにかく焦点にだけ生じ
る −改善されたＳ／Ｎ比 −たとえば、非走査検出のような新検出方法の導入

【００２６】２．フェムトセコンドのレーザーによるＮ
ＩＲ励起は生物学上の標本研究に下記の長所を有する。 −吸収が少ないため生物学上の標本（７００−１４００
ｎｍ）のための光学開口部での作業 したがって、この方法は生きた標本の研究にも適してい
る −励起電力比較的少ないので、セルへの負荷が低い −光の分散が少ないので浸透度が高い ３． 紫外線を使用しない、いわゆる紫外線色素による
励起は、紫外線用光学部品は必要ないことを意味する。 ４． ２光子励起には色素の広帯域スペクトルが存在す
る。したがって、たった１つの励起波長で多くの異なる
色素の励起が可能である。超短パルスが、ある分散媒
体、たとえばガラスまたは標本を通過する場合に、とく
に次の影響が生じる。

【００２７】すなわち、 １． 群速度分散（GVD） フェムト・セカンドのレーザー・インパルスには、ナノ
メータ級のパルスを数多く含むスペクトル幅を有してい
る。赤色寄りの波長部分は、青色寄りの波長部分より正
の分散媒体（たとえば、ガラス）中をより速く伝搬す
る。このためにパルスの時間的幅が拡張されることにな
り、この拡張で尖頭出力または蛍光信号が減少すること
になる。プリチャープ・ユニット（一対のプリズムや格
子、または両者の組合せ）は、負の分散媒体として作用
するので、青色寄りの波長部分は、赤色寄りの波長部分
よりも速い速度で伝搬する。したがって、プリチャープ
・ユニットを使うことにより、群速度分散の補正が可能
になる。

【００２８】２． 伝搬時間差（PTD） ビームの断面に沿ってのガラスの経路はいろいろであ
る。図４を参照されたい。これによって、焦点が空間的
に拡大することになり、これがさらに尖頭出力、あるい
は蛍光信号の分解能を減少させてしまう。この影響の補
正は、波面変調器（アダプティブ・ミラー）の作用によ
り達成することができる。そのような変調器で励起光路
内の波面の位相と振幅に目標通りの影響を及ぼすことが
できる。変調器としては、反射式光学要素（たとえば、
変形可能なミラー）または透過式光学要素（たとえば、
ＬＣＤ）などが考えられる。

【００２９】３． 拡散、および回折／屈折による波面
の歪み これらの障害は、まず使用されている光学部品自体、次
に標本が原因となる。波面歪みが生じると第２の影響の
場合も同様にとにかく理想的な焦点からの変位が生じ
る。しかしこの影響も波面変調器で補正することができ
る（第２項参照）。上記の影響は、一般に標本内への浸
透深さに左右される。装置には課題、すなわち影響とし
て群速度分散（ＧＶＤ）と伝搬時間差（ＰＴＤ）と波面
歪みとがあり、これらを補正するには、標本への浸透深
さの関数として同時性があるので、標本の焦点内で、し
かも浸透深さが大きい場合には短いパルス長と出来る限
り理想的に小さい焦点を達成する必要がある。

【００３０】装置として可能な構成は、図７に示されて
いる。短パルス・レーザーＫＰＬのビームは、プリチャ
ープ・ユニットＰＣＵに到達し、これからビーム・スプ
リッターＳＴ１およびビーム・スプリッターＳＴ２，Ｓ
Ｔ３を経て２つのアダプティブ構成要素ＡＤ１，ＡＤ２
へ到来しここで作動する。第１のＡＤ１（粗）は、波面
の粗調整用に挿入されており、これによって、焦点をＺ
方向へスライドさせることができる。

【００３１】第２のＡＤ２（精）では、波面歪みと伝搬
時間差（ＰＴＤ）の影響が補正される。レーザー光は、
ビーム・スプリッターＤＢＳ、ｘ／ｙ走査ユニット、光
学部品ＳＬ，ＴＬ、ミラーＳＰ、さらにミラーＳＰおよ
び対物レンズＯＬを経由して対象物へ到達する。その対
象物から到来する光は、ビーム・スプリッターＤＢＳ、
レンズＬ、ピンホールＰＨ、およびフィルターＥＦを経
由して検出器であるＰＭＴへ戻り、この検出器はこれ自
体としてＰＣＵ，ＡＤ１，ＡＤ２と同様に制御ユニット
に接続されている。これにより、たとえばアダプティブ
要素ＡＤ１，ＡＤ２と同様プリチャープ・ユニットも調
整して、検出器ＰＭＴに最大信号が加わるようにするこ
とができる。特別な利点は、逆顕微鏡用に示されたビー
ムの光路である。逆顕微鏡では、「下から」観察が行わ
れ、これにより試料の取扱や操作が必要な場合には、そ
れが全面的に容易になる。

【００３２】図６には、アダプティブ・ミラーの原理的
な構造を示した。同ミラーは、高反射率のメンブレン
（たとえば、シリコン硝酸塩）と複数の電極を備えた構
造から成り立っている。個々の電極を目標通りに制御す
ることにより対向するメンブレンが変形され、したがっ
てこの変形がレーザー光の位相面に影響を与えることに
なる。パルスがこのシステムと試料を通過する際に生じ
る位相面の変形は、このようにして補償される。

【００３３】プリチャート・ユニットは、１つ以上のプ
リズムまたは格子、あるいは両者の組合せで構成するこ
とができる。図８は、可能な設計配列を示し、８ａには
プリズム付き、８ｂには格子付き、そして８ｃにはプリ
ズムと格子付きのものが図示されている。機能としては
８ａにプリズム・コンプレッサーを使用した例が詳しく
記述されている。フェムト・セカンド・レーザーパルス
のスペクトル幅は、数ナノメーターである。レーザーパ
ルスが最初のプリズムを通過する際に、そのビーム・ス
ペクトルはその構成要素に分解される。

【００３４】続いて、そのスペクトル構成要素は、第２
のプリズム内では異なるガラスの経路を通過する。これ
により、赤寄りの波長部分は青寄りの波長部分に比べて
時間的に遅れが生じる。プリチャープ・ユニットは、こ
れに対して負の分散媒体として作用し、ＧＶＤの補正を
可能にする。上記の装置を使用するだけで、非線形プロ
セスに対して励起の利点を完全に利用することができ、
試料内への浸透深さを高めるのに低電力のフェムト・セ
カンド・レーザーの利用が可能になる。このようにし
て、ごく僅かな励起出力で高い尖頭出力を得ることが技
術的に可能になるので、生物学上の標本または試料は、
ほとんど手で押さえる必要がなく、光軸方向と横方向に
ついて高いＳ／Ｎ比と解像度が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】光学式顕微鏡の画像形成光路の概略図

【図１ａ】光学式顕微鏡の画像形成光路の概略図

【図１ｂ】光学式顕微鏡の構成

【図２】光学式顕微鏡の観察光における位相変調器

【図３】光学式顕微鏡の画像形成光路の概略図

【図４】アクチュエータの構造

【図５】波面変調器(５a)静電式ミラー（５ｂ）圧電素
子ミラー （５ｃ）バイモルフ・ミラー（５ｄ）透過式
変調器

【図６】メンブレン・ミラーの原理的構成

【図７】制御構成

【図８】設計配列

【符号の説明】

ＫＰＬ 短パルス・レーザー ＰＣＵ プリチャープ・ユニット ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３ ビーム・スプリッター ＡＤ１，ＡＤ２ アダプティブ構成要素 ＤＢＳ ビームスプリッター ＳＫ，ＴＬ 光学部品 ＳＰ ミラー ＯＬ 対物レンズ Ｌ レンズ ＰＨ ピンホール ＥＦ フィルター ＰＭＴ 検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウルリッヒ シモン （氏名原語表記） Ｕｌｒｉｃｈ Ｓｉｍｏｎ ドイツ国 Ｄ−07751 ローテンスタイン ブルグストラッセ 35 （住所又は居所 原語表記） Ｂｕｒｇｓｔｒ． 35， Ｄ −7751 Ｒｏｔｈｅｎｓｔｅｉｎ， Ｇｅ ｒｍａｎｙ (72)発明者 ラルフ ヴォレシェンスキー （氏名原語 表記） Ｒａｌｆ Ｗｏｌｌｅｓｃｈｅｎ ｓｋｙ ドイツ国 Ｄ−99510 シェッテン アン デル プロムナーデ ３ （住所又は居 所原語表記） Ａｎ ｄｅｒ Ｐｒｏｍｅ ｎａｄｅ ３， Ｄ−99510 Ｓｃｈｏｅ ｔｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ (72)発明者 マルティン グルヒ （氏名原語表記） Ｍａｒｔｉｎ Ｇｌｕｃｈ ドイツ国 Ｄ−07743 イエナ リカル ダ・フッヒ・ヴェーク ５ （住所又は居 所原語表記） Ｒｉｃａｒｄａ−Ｈｕｃｈ −Ｗｅｇ． ５， Ｄ−07742 Ｊｅｎａ, Ｇｅｒｍａｎｙ (72)発明者 ロベルト グルブ （氏名原語表記） Ｒ ｏｂｅｒｔ Ｇｒｕｂ ドイツ国 Ｄ−073540 ホイバッハ ラウ テナー ストラッセ 38 （住所又は居所 原語表記） Ｌａｕｔｅｎｅｒ Ｓｔｒ. 38， Ｄ−73540 Ｈｅｕｂａｃｈ， Ｇｅｒｍａｎｙ (72)発明者 アンドレアス ファウルスティッヒ （氏 名原語表記） Ａｎｄｒｅａｓ Ｆａｕｌ ｓｔｉｃｈ ドイツ国 Ｄ−73432 アーレン ケーニ ッヒスベルガーゲストラッセ ７／１ （住所又は居所原語表記）Ｋｏｅｎｉｇｓ ｂｅｒｇｅｒ Ｓｔｒ． ７／１， Ｄ− 73432 Ａａｌｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ (72)発明者 マルティン フェルカー （氏名原語表 記） Ｍａｒｔｉｎ Ｖｏｅｌｃｋｅｒ ドイツ国 Ｄ−89551 ケ−ニックスブロ ン・ザング ザンゲルハウプストラッセ 15 （住所又は居所原語表記）Ｚａｎｇｅ ｒ Ｈａｕｐｔｓｔｒ． 15， Ｄ− 89551 Ｋｏｅｎｉｇｓｂｒｏｎｎ−Ｚａ ｎｇ， Ｇｅｒｍａｎｙ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光学式顕微鏡の観察光光路にアダプティブ
   光学装置を配置した光学装置
2. 【請求項２】アダプティブ光学装置が、対物レンズと円
   筒レンズの間に配置した透過式波面変調器である請求項
   １に記載の光学装置
3. 【請求項３】アダプティブ光学装置が、対物レンズと円
   筒レンズの間にビーム・スプリッターを経由して結合し
   た反射式波面変調器である請求項１に記載の光学装置
4. 【請求項４】光学式顕微鏡の照明光光路に波面変調器を
   配置した光学装置
5. 【請求項５】波面変調器が、光源とコンデンサーの間に
   配置されている請求項４に記載の光学装置
6. 【請求項６】波面変調器が透過式波面変調器である請求
   項４に記載の光学装置
7. 【請求項７】レーザーよりも下位に少なくとも１つのア
   ダプティブ光学系を有するレーザー走査式顕微鏡
8. 【請求項８】アダプティブ光学系が粗調整および微調整
   のために２個設けられている請求項７に記載のレーザー
   走査式顕微鏡
9. 【請求項９】アダプティブ光学系が反射式波面変調器で
   ある請求項７に記載のレーザー走査式顕微鏡
10. 【請求項１０】レーザーが短波長パルス・レーザーであ
    る請求項７、８あるいは９に記載のレーザー走査式顕微
    鏡
11. 【請求項１１】追加としてプリチャープ・ユニットが設
    けられている請求項７、８、９あるいは１０に記載のレ
    ーザー走査式顕微鏡
12. 【請求項１２】多光子励起のために短波長パルス・レー
    ザーが備えられているレーザー走査顕微鏡の光路にプリ
    チャープ・ユニットとアダプティブ光学系が組合されて
    設けられている請求項１１に記載のレーザー走査式顕微
    鏡