WO2010095271A1 - レーザ顕微鏡用レーザ導入装置およびレーザ顕微鏡 - Google Patents

レーザ顕微鏡用レーザ導入装置およびレーザ顕微鏡 Download PDF

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WO2010095271A1
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laser
microscope
laser beam
angle
adjusting
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真一 瀧本
真市 林
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オリンパス株式会社
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    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/003—Alignment of optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/06—Means for illuminating specimens
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements

Definitions

  • the present invention relates to a laser introducing device for a laser microscope for introducing a plurality of laser beams into a laser microscope, and a laser microscope having the same.
  • a coherent anti-Stokes Raman scattering microscope (hereinafter, appropriately referred to as a CARS microscope) is known.
  • a CARS microscope two laser beams having a wavelength difference corresponding to the molecular frequency of the specimen to be observed are coaxially synthesized and condensed at the same position of the specimen to detect CARS scattered light generated from the specimen.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Document 1
  • laser microscope using a plurality of laser beams
  • two laser light sources that generate a one-photon excitation phenomenon and an ultrashort pulse laser light source that generates a two-photon excitation phenomenon on a specimen are used.
  • a laser microscope in which laser beams from three laser light sources are selectively focused on the same position of a specimen through a common optical path (see, for example, Patent Document 2).
  • each laser is focused on the optical axis of a condensing lens for condensing the laser light provided on the microscope onto the specimen. It is necessary to adjust and introduce light into a predetermined state.
  • an external laser introducing device having such an adjustment mechanism, for example, a pupil projection optical system that projects an entrance pupil of a condenser lens of a laser microscope onto an external pupil outside the laser microscope, and a laser on the optical axis of the projected external pupil
  • an external laser introduction device having an optical axis alignment mechanism for substantially matching the optical axes of light and a wavefront polarity adjustment mechanism for adjusting the wavefront curvature of laser light at an external pupil position (for example, (See Patent Document 3).
  • the entrance pupil of the condenser lens of the laser microscope is projected onto the external pupil outside the laser microscope, and the laser light to be introduced is introduced into the projected external pupil. Since the optical axis adjustment and the wavefront curvature adjustment are performed, the laser beam can be easily and quickly adjusted to a predetermined state with respect to the condenser lens.
  • the external laser introducing device disclosed in Patent Document 3 can individually adjust the laser beams to be introduced, but maintains a relative relationship between a plurality of laser beams including the adjusted laser beams. Cannot be adjusted. For this reason, each time the condensing position on the specimen surface is changed, it is necessary to adjust the converging position by adjusting the wavefront curvature for each laser beam, which is complicated and takes time. Is concerned.
  • an object of the present invention made in view of such a point is to provide a laser introduction device for a laser microscope that can easily and quickly adjust a plurality of laser beams to be introduced into a laser microscope, and a laser microscope including the same. It is to provide.
  • the invention according to the first aspect to achieve the above object is a laser introduction device for a laser microscope for introducing a plurality of laser beams into a laser microscope,
  • a single laser adjusting means which is provided in a single optical path of one laser beam and adjusts the state of introduction of the laser beam into the laser microscope; It is provided in a common optical path of at least two laser beams including the laser beam that has passed through the single laser adjusting means, and the introduction state of the at least two laser beams into the laser microscope is expressed as a relative relationship between the at least two laser beams.
  • Common laser adjustment means for adjusting in a maintained state It is characterized by having.
  • the invention according to the second aspect is the laser introduction device for a laser microscope according to the first aspect
  • Each of the single laser adjusting unit and the common laser adjusting unit includes a position adjusting unit that adjusts the position of the laser beam on a reference plane orthogonal to a preset optical axis.
  • the invention according to a third aspect is the laser introducing device for a laser microscope according to the second aspect,
  • the position adjusting means has a reflection optical system including a displaceable mirror for adjusting a reflection angle of the laser beam, and is configured to adjust the position of the laser beam on the reference surface by displacing the mirror. It is characterized by.
  • the invention according to a fourth aspect is the laser introduction device for a laser microscope according to the second aspect,
  • the position adjusting means has a displaceable lens that refracts and transmits laser light, and displaces the lens so that its optical axis is decentered with respect to the reference optical axis, whereby the position of the laser light on the reference surface is determined. It is characterized in that it is configured to adjust.
  • the invention according to a fifth aspect is the laser introduction device for a laser microscope according to any one of the first to fourth aspects.
  • Each of the single laser adjusting unit and the common laser adjusting unit includes an angle adjusting unit that adjusts an angle of the laser beam on a reference plane orthogonal to a preset optical axis.
  • the angle adjusting means has a reflection optical system including a displaceable mirror for adjusting the reflection angle of the laser beam, and is configured to adjust the angle of the laser beam on the reference plane by displacing the mirror. It is characterized by.
  • the invention according to a seventh aspect is the laser introduction device for a laser microscope according to the fifth aspect,
  • the angle adjusting means has a displaceable lens that refracts and transmits laser light, and displaces the lens so that its optical axis is decentered with respect to the reference optical axis, whereby the angle of the laser light on the reference surface It is characterized in that it is configured to adjust.
  • the invention according to an eighth aspect is the laser introducing device for a laser microscope according to any one of the first to seventh aspects.
  • the single laser adjusting means and the common laser adjusting means each include wavefront curvature adjusting means for adjusting the wavefront curvature of laser light on a reference plane orthogonal to a preset optical axis.
  • the invention according to a ninth aspect is the laser introducing device for a laser microscope according to the eighth aspect,
  • the wavefront curvature adjusting means has a relay optical system including a lens that can move at least in the optical axis direction, and adjusts the wavefront curvature of the laser light on the reference plane by moving the lens in the optical axis direction. It is characterized by comprising.
  • An invention according to a tenth aspect is the laser introduction device for a laser microscope according to the eighth aspect,
  • the wavefront curvature adjusting means has at least a variable shape mirror, and is configured to adjust the wavefront curvature of the laser beam on the reference surface by changing the reflection surface shape of the variable shape mirror.
  • An invention according to an eleventh aspect is the laser introduction device for a laser microscope according to any one of the second aspect to the tenth aspect,
  • the reference plane is set to a pupil position of a lens for condensing laser light provided in the laser microscope.
  • the invention according to a twelfth aspect is the laser introduction device for a laser microscope according to the first aspect,
  • Each of the single laser adjusting unit and the common laser adjusting unit adjusts the focal position of the laser beam with respect to the laser microscope.
  • the invention of the laser microscope according to the thirteenth aspect for achieving the above object comprises the laser introduction device for a laser microscope according to any one of the first aspect to the twelfth aspect, To do.
  • the invention according to a fourteenth aspect is characterized in that, in the laser microscope according to the thirteenth aspect, the microscope provided with the laser introducing device is a CARS microscope.
  • the invention according to a fifteenth aspect is characterized in that, in the laser microscope according to the thirteenth aspect, the microscope provided with the laser introducing device is a multiphoton excitation microscope.
  • the single optical path of one laser beam is provided with the single laser adjusting means for adjusting the state of introduction of the laser beam into the laser microscope, and the common optical path of at least two laser beams including this laser beam is provided. Since the common laser adjustment means for adjusting the introduction state of these at least two laser lights to the laser microscope is maintained while maintaining the relative relationship between them, the plurality of laser lights introduced into the laser microscope are brought into a predetermined state. It becomes possible to adjust easily and quickly.
  • FIG. 1 It is a conceptual diagram which shows the fundamental structure of the laser introduction apparatus for laser microscopes concerning 1st Embodiment of this invention. It is a schematic block diagram inside a single laser adjustment means and a common laser adjustment means shown in FIG. It is a figure for demonstrating the position of the laser beam in a reference plane. It is a figure for demonstrating the angle of the laser beam in a reference plane. It is a figure for demonstrating the wavefront curvature of the laser beam in a reference plane. It is a figure which shows the case where the reference plane is set to the pupil position of a condensing lens in 1st Embodiment. It is a figure for demonstrating the adjustment aspect of the condensing position by the structure of FIG.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing the basic configuration of a laser introducing device for a laser microscope according to a first embodiment of the present invention.
  • the laser introducing device 100 uses a laser microscope (not shown) by sharing the optical paths of the two laser beams, the first laser beam L1 and the second laser beam L2, by the optical path combining optical element 1 including a half mirror and a dichroic mirror.
  • the first laser light L1 and the second laser light L2 may have different wavelengths or may have the same wavelength.
  • the first laser light L1 and the second laser light L2 can be obtained from independent laser light sources, although not shown, or the laser light from one laser light source is divided into two, and one of them is the first laser light. It is also possible to obtain the second laser beam L2 by converting the wavelength of the other beam to the light L1 as necessary.
  • the single laser adjusting means 10 is provided in the single optical path of the second laser light L2, and the common laser adjusting means 20 is provided in the common optical path of the first laser light L1 and the second laser light L2.
  • the laser beam L1 is transmitted through the optical path synthesizing optical element 1 and then introduced into the laser microscope via the common laser adjusting means 20, and the second laser light L2 is passed through the single laser adjusting means 10 and the optical path synthesizing optical element 1 Then, it is introduced into the laser microscope through the common laser adjusting means 20.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram inside the single laser adjusting unit 10 and the common laser adjusting unit 20 shown in FIG. As shown in FIG. 2, the single laser adjusting unit 10 and the common laser adjusting unit 20 are configured in the same manner.
  • the single laser adjusting means 10 is provided with a position / angle adjusting means 11 and a wavefront curvature adjusting means 12.
  • the position / angle adjusting means 11 is provided with a reflection optical system having two mirrors 11a and 11b that sequentially reflect incident second laser light L2 and that can be rotated and displaced about axes orthogonal to each other. 11b, the position of the second laser beam L2 on the reference plane 2 orthogonal to the optical axis in the common optical path set in advance and the angle to the reference plane 2 can be adjusted.
  • the mirrors 11a and 11b are illustrated so as to be capable of rotational displacement in the same direction.
  • the wavefront curvature adjusting means 12 is provided with a relay optical system having two groups of lenses 12a and 12b, and the lens 12a on the incident side is moved in the optical axis direction by the moving stage 12c. 2
  • the wavefront curvature of the laser beam L2 is configured to be adjustable.
  • the common laser adjustment unit 20 includes a position / angle adjustment unit 21 having two mirrors 21a and 21b constituting a reflection optical system, two groups of lenses 22a and 22b and a moving stage 22c constituting a relay optical system. And a wavefront curvature adjusting means 22 is provided.
  • the common laser adjusting unit 20 maintains the relative relationship between the incident first laser beam L1 and the second laser beam L2 by the two mirrors 21a and 21b of the position / angle adjusting unit 21, and the first laser beam L1. Further, the position of the second laser beam L2 on the reference plane 2 and the angle to the reference plane 2 are adjusted, and the incident side lens 22a is moved in the optical axis direction via the moving stage 22c of the wavefront curvature adjusting means 22. Similarly, the wavefront curvatures of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 on the reference plane 2 are adjusted while maintaining the relative relationship between the incident first laser beam L1 and the second laser beam L2. To be configured.
  • the positions of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 on the reference plane 2 are determined by setting the two-dimensional XY coordinate axes on the reference plane 2 as shown in FIG.
  • the coordinates of the intersection of the two laser beams L2 on the reference plane 2, that is, (x1, y1) for the first laser beam L1 and (x2, y2) for the second laser beam L2 are defined as the positions of the respective laser beams. Can do.
  • angles of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 on the reference plane 2 are the angles formed by the first laser beam L1 and the second laser beam L2 and the normal line of the reference plane 2 as shown in FIG. Are ⁇ 1 and ⁇ 2, and the angle formed between the mapping of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 to the reference plane 2 and the X axis or the Y axis is ⁇ 1 and ⁇ 2, the first laser beam L1 has ( ⁇ 1, ⁇ 1) and the second laser light L2 can be defined as ( ⁇ 2, ⁇ 2).
  • the wavefront curvatures of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 on the reference plane 2 are as shown in FIG. 5 for the first laser beam L1 at the position (x1, y1) on the reference plane 2.
  • the second laser beam L2 can be defined as the wavefront curvature R2 at the position (x2, y2) on the reference plane 2.
  • the second on the reference plane 2 is adjusted.
  • the position (x2, y2) and the angle ( ⁇ 2, ⁇ 2) of the laser beam L2 are matched with the position (x1, y1) and the angle ( ⁇ 1, ⁇ 1) of the first laser beam L1 on the reference plane 2, respectively. Can be adjusted independently.
  • the incident-side lens 12a of the relay optical system constituting the wavefront curvature adjusting unit 12 of the single laser adjusting unit 10 is moved in the optical axis direction by the moving stage 12c, so that the second laser beam L2 on the reference plane 2
  • the wavefront curvature R2 can be independently adjusted, for example, so as to coincide with the wavefront curvature R1 of the first laser light L1 on the reference surface 2.
  • the first laser beam L1 and the second laser beam L2 are adjusted by adjusting the reflection directions of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 by the two mirrors 21a and 21b constituting the position / angle adjusting unit 21 of the common laser adjusting unit 20. While maintaining the relative relationship of the second laser light L2, the positions and angles of the first laser light L1 and the second laser light L2 on the reference surface 2 are simultaneously adjusted so as to coincide with the optical axis on the reference surface 2, for example. can do.
  • the first laser beam L1 and the second laser beam are obtained by moving the incident side lens 22a of the relay optical system constituting the wavefront curvature adjusting unit 22 of the common laser adjusting unit 20 in the optical axis direction by the moving stage 22c. While maintaining the relative relationship of L2, the wavefront curvatures of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 on the reference surface 2 can be adjusted simultaneously.
  • the single laser adjustment unit 10 adjusts the second laser beam L2 to be in the same state as the first laser beam L1 on the reference plane 2, and further performs common laser adjustment.
  • the first laser beam L1 introduced into the laser microscope is adjusted by the means 20 so that the first laser beam L1 and the second laser beam L2 are aligned with the optical axis of the common optical path and have a desired wavefront curvature.
  • the second laser beam L2 can be easily and quickly adjusted so as to be condensed at the same position.
  • the reference surface 2 preferably has a condensing lens 31 that condenses the laser light provided in the laser microscope 30 to which the first laser light L1 and the second laser light L2 are introduced. It is set to coincide with the pupil position 31a.
  • the pupil position 31a is not limited to the actual pupil position of the condenser lens 31, and may be a position optically conjugate with it.
  • the condensing position P of the first laser light L1 and the second laser light L2 collected by the condenser lens 31 is the pupil position. It changes in accordance with the position, angle, and wavefront curvature of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 at 31a. Therefore, the first laser beam L1 and the second laser beam L2 are adjusted by the single laser adjusting unit 10 and the common laser adjusting unit 20 so that the first laser beam L1 and the second laser beam L2 are in a desired state at the pupil position 31a.
  • the condensing position P of the first laser light L1 and the second laser light L2 can be easily and quickly adjusted to a desired position.
  • the condensing position in the X direction or the Y direction can be adjusted from P1 to P2 in the condensing surface by the condensing lens 31.
  • the condensing position can be adjusted from P3 to P4 in the axis (Z) direction.
  • one of the two laser beams to be used is more frequently accompanied by changes in the oscillation parameters such as wavelength, pulse width, beam position, etc.
  • a laser with more frequent changes in the oscillation parameters is replaced with a single laser. It may be preferable to set the second laser light L2 that passes through the adjusting means 10 because only the adjustment of the single laser adjusting means 10 is often required when changing the oscillation parameter.
  • FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a laser introducing device for a laser microscope according to the second embodiment of the present invention.
  • This laser introducing device 200 is the same as the laser introducing device 100 of the first embodiment except that the single laser adjusting means 40 is also provided in the single optical path of the first laser light L1 reaching the optical element 1 for optical path synthesis.
  • the single laser adjustment unit 40 includes a position / angle adjustment unit 41 having two mirrors 41a and 41b constituting a reflection optical system, and a relay optical system. And a wavefront curvature adjusting means 42 having two groups of lenses 42a and 42b and a moving stage 42c.
  • the single laser adjusting unit 40 is configured to adjust the position of the incident first laser light L1 on the reference surface 2 and the angle to the reference surface 2 by the two mirrors 41a and 41b of the position / angle adjusting unit 41.
  • the wavefront curvature of the first laser beam L1 on the reference plane 2 is adjusted by moving the incident side lens 42a in the optical axis direction via the moving stage 42c of the wavefront curvature adjusting means 42. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the position, angle, and wavefront curvature of the first laser light L1 on the reference surface 2 can be independently adjusted by the single laser adjusting means 40, and the second laser can be adjusted by the single laser adjusting means 10.
  • the position, angle, and wavefront curvature of the light L2 on the reference plane 2 can be adjusted independently, and the first laser is maintained while the relative relationship between the first laser light L1 and the second laser light L2 is maintained by the common laser adjusting means 20. Since the position, angle, and wavefront curvature of the light L1 and the second laser light L2 on the reference surface 2 can be adjusted simultaneously, the first laser light L1 and the first laser light L1 introduced into the laser microscope can be adjusted as in the first embodiment.
  • the two laser beams L2 can be easily and quickly adjusted so as to be condensed at the same position.
  • the reference surface 2 preferably collects the laser beams provided in the laser microscope 30 to which the first laser beam L1 and the second laser beam L2 are introduced, as shown in FIG. It is set to coincide with the pupil position 31a of the condensing lens 31 that emits light or a position conjugate with it.
  • the position, angle, and wavefront curvature of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 at the pupil position 31a are adjusted by the corresponding single laser adjusting units 40 and 10, respectively.
  • the condensing position P of the first laser light L1 and the second laser light L2 can be individually adjusted.
  • the position, angle, and wavefront curvature of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 at the pupil position 31a are adjusted by the common laser adjusting unit 20, so that the relative relationship between the first laser beam L1 and the second laser beam L2 is adjusted. With the relationship maintained, the condensing position P of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 in the laser microscope 30 can be adjusted simultaneously.
  • FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a laser microscope including a laser introducing device according to the third embodiment of the present invention.
  • the laser microscope 50 includes the laser introducing device 100 of the first embodiment shown in FIG. 6, and the first laser beam L1 and the second laser beam L2 are simultaneously or selectively applied to the laser introducing device 100.
  • the laser light emitted from the common laser adjusting means 20 is condensed on the specimen 54 through the galvano scanner 51, the relay lenses 52a and 52b, and the condenser lens 53, and the specimen 54 is collected by the galvano scanner 51. Dimension scanning is performed.
  • the pupil position 53a of the condensing lens 53 is used as a reference plane, and adjustment is performed by the laser introducing device 100 so that the first laser beam L1 and the second laser beam L2 are in a desired state on the reference plane. .
  • the position, angle, and wavefront curvature of the second laser light L2 at the pupil position 53a are adjusted using the single laser adjusting means 10, thereby the second laser light L2 with respect to the specimen 54 is adjusted.
  • a condensing position can be adjusted, for example so that it may correspond with the condensing position of the 1st laser beam L1.
  • the first laser light L1 and the second laser light L2 are adjusted by adjusting the position, angle, and wavefront curvature of the first laser light L1 and the second laser light L2 at the pupil position 53a using the common laser adjusting means 20. In this state, the condensing positions of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 with respect to the specimen 54 can be adjusted simultaneously.
  • the condensing position of the second laser beam L2 with respect to the specimen 54 by the position / angle adjusting unit 11 and / or the wavefront curvature adjusting unit 12 of the single laser adjusting unit 10. Is adjusted to coincide with the condensing position of the first laser beam L1 (step S1).
  • the first laser beam L1 and the second laser beam L2 are kept in the overlapping state of the converging spots, and the first laser beam is adjusted by the position / angle adjusting unit 21 and / or the wavefront curvature adjusting unit 22 of the common laser adjusting unit 20.
  • the condensing positions of the light L1 and the second laser light L2 are adjusted (step S2).
  • the first laser light L1 and the second laser light L2 can be adjusted easily and quickly so as to be condensed at a desired position of the specimen 54.
  • FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a laser microscope including a laser introduction device according to the fourth embodiment of the present invention.
  • This laser microscope 60 includes the laser introducing device 200 of the second embodiment shown in FIG. 8, and the first laser beam L1 and the second laser beam L2 are simultaneously or selectively applied to the laser introducing device 200.
  • the laser light emitted from the common laser adjusting means 20 is condensed on the specimen 64 through the galvano scanner 61, the relay lenses 62a and 62b and the condenser lens 63, and the specimen 64 is collected by the galvano scanner 61. Dimension scanning is performed.
  • the pupil position 63a of the condensing lens 63 is used as a reference plane, and the first laser beam L1 and the second laser beam L2 are adjusted by the laser introducing device 200 on the reference plane so as to be in a desired state. To do.
  • the position, angle, and wavefront curvature of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 at the pupil position 63a are adjusted by the corresponding single laser adjusting units 40 and 10, respectively.
  • the condensing positions of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 in the laser microscope 60 can be individually adjusted.
  • the position, angle, and wavefront curvature of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 at the pupil position 63a are adjusted by the common laser adjusting unit 20, so that the relative relationship between the first laser beam L1 and the second laser beam L2 is increased.
  • the condensing positions of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 in the laser microscope 60 can be adjusted simultaneously. Thereby, the condensing position with respect to the sample 64 of the 1st laser beam L1 and the 2nd laser beam L2 can be adjusted freely.
  • the adjustment by the single laser adjustment unit 10, the single laser adjustment unit 40, or the common laser adjustment unit 20 according to the target laser light whose focus position is to be adjusted (step S ⁇ b> 11).
  • the single laser adjustment is performed. Adjustment is made by the position / angle adjustment means 41 of the means 40 (step S13), and in the case of the optical axis direction, adjustment is made by the wavefront curvature adjustment means 42 of the single laser adjustment means 40 (step S14).
  • step S15 When the adjustment target is the second laser beam L2, depending on whether the adjustment direction of the condensing position is in the in-plane direction or the optical axis direction (step S15), in the in-plane direction, single laser adjustment is performed. Adjustment is made by the position / angle adjustment means 11 of the means 10 (step S16), and in the case of the optical axis direction, adjustment is made by the wavefront curvature adjustment means 12 of the single laser adjustment means 10 (step S17).
  • the adjustment targets are the first laser beam L1 and the second laser beam L2, depending on whether the adjustment direction of the condensing position is the in-plane direction or the optical axis direction (step S18).
  • adjustment is made by the position / angle adjustment means 21 of the common laser adjustment means 20 (step S19), and in the case of the optical axis direction, adjustment is made by the wavefront curvature adjustment means 22 of the common laser adjustment means 20 (step S20).
  • each of the position / angle adjustment means of the single laser adjustment means and the common laser adjustment means is constituted by two mirrors that can be rotated and displaced about axes orthogonal to each other.
  • a) ⁇ (c) one of the lenses of the second group of lenses 72a and 72b, for example, a lens 72b on the exit side and displaceably configuration, by displacing the lens 72b, the optical axes O 1
  • the position and angle of the laser light L on the reference surface can be adjusted.
  • the wavefront curvature adjusting means is not limited to a relay optical system including a lens movable in the optical axis direction, and has at least a deformable mirror, and the wavefront of the laser beam on the reference surface due to a change in the reflecting surface shape of the deformable mirror
  • the ability to be configured to adjust the curvature is also obvious to optical engineers with expertise in optics in this field.
  • the two laser beams, the first laser beam L1 and the second laser beam L2 are introduced.
  • the present invention is effectively applied to the case where three or more laser beams are introduced. can do.
  • a single laser adjustment unit is provided in each single optical path of the two laser beams and a common laser adjustment unit is provided in a common optical path of the three laser beams, or
  • a single laser adjustment unit is provided in each single optical path of the three laser beams, and a common laser adjustment unit is provided in the common optical path of the three laser beams, so that the three laser beams are collected at desired positions in the laser microscope.
  • the single laser adjustment unit and the common laser adjustment unit are configured to be able to adjust three adjustment target items of the position, angle, and wavefront curvature of the laser beam, respectively.
  • the focal position of the laser beam with respect to the laser microscope can be adjusted, or any two items can be adjusted.

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Abstract

　複数のレーザ光Ｌ１，Ｌ２をレーザ顕微鏡に導入するためのレーザ顕微鏡用レーザ導入装置１００であって、１つのレーザ光Ｌ２の単独光路に設けられ、レーザ顕微鏡へのレーザ光Ｌ２の導入状態を調整する単独レーザ調整手段１０と、単独レーザ調整手段１０を経たレーザ光Ｌ２を含む少なくとも２つのレーザ光Ｌ１，Ｌ２の共通光路に設けられ、レーザ顕微鏡への少なくとも２つのレーザ光Ｌ１，Ｌ２の導入状態を、少なくとも２つのレーザ光Ｌ１，Ｌ２の相対関係を維持した状態で調整する共通レーザ調整手段２０と、を有する。これにより、レーザ顕微鏡に導入する複数のレーザ光を所定の状態に簡単かつ迅速に調整可能とする。

Description

レーザ顕微鏡用レーザ導入装置およびレーザ顕微鏡
　本発明は、複数のレーザ光をレーザ顕微鏡に導入するためのレーザ顕微鏡用レーザ導入装置、およびこれを具備するレーザ顕微鏡に関するものである。
　近年、複数のレーザ光を用いるレーザ顕微鏡として、例えば、コヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡（以下、適宜、ＣＡＲＳ顕微鏡と言う）が知られている。このＣＡＲＳ顕微鏡として、観察する標本の分子振動数に相当する波長差を有する２つのレーザ光を同軸に合成して、標本の同一位置に集光させることにより、標本から発生するＣＡＲＳ散乱光を検出するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
　また、複数のレーザ光を用いる他のレーザ顕微鏡として、例えば、標本上で、１光子励起現象を発生させる２つのレーザ光源と、２光子励起現象を発生させる極短パルスレーザ光源とを用い、これら３つのレーザ光源のレーザ光を、共通の光路を経て標本の同一位置に選択的に集光させるようにしたレーザ顕微鏡も知られている（例えば、特許文献２参照）。
　このように、複数のレーザ光を標本の同一位置に集光させるレーザ顕微鏡においては、顕微鏡に設けられているレーザ光を標本に集光させるための集光レンズの光軸に対して、各レーザ光を所定の状態に調整して導入する必要がある。このような調整機構を有する外部レーザ導入装置として、例えば、レーザ顕微鏡の集光レンズの入射瞳をレーザ顕微鏡外部の外部瞳に投影する瞳投影光学系と、投影された外部瞳の光軸にレーザ光の光軸をほぼ一致させるための光軸合わせ機構と、外部瞳位置におけるレーザ光の波面曲率を調整するための波面極率調整機構とを有する外部レーザ導入装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。
特表２００２－５２０６１２号公報 特開２００３－５７５５４号公報 特開２００６－２９２７８２号公報
　上記の特許文献３に開示の外部レーザ導入装置によると、レーザ顕微鏡の集光レンズの入射瞳をレーザ顕微鏡外部の外部瞳に投影し、この投影された外部瞳に対して、導入するレーザ光の光軸調整および波面曲率調整を行うので、集光レンズに対してレーザ光を所定の状態に簡単かつ迅速に調整することができる。
　しかしながら、上記特許文献３に開示の外部レーザ導入装置は、導入するレーザ光を個別に調整することはできるが、調整されたレーザ光を含む複数のレーザ光を、それらの相対関係を維持した状態で調整することはできない。このため、標本面における集光位置を変更する場合には、その都度、レーザ光毎に波面曲率を調整して集光位置を調整する必要があり、調整が煩雑になるとともに、時間がかかることが懸念される。
　したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、レーザ顕微鏡に導入する複数のレーザ光を所定の状態に簡単かつ迅速に調整できるレーザ顕微鏡用レーザ導入装置、およびこれを具備するレーザ顕微鏡を提供することにある。
　上記目的を達成する第１の観点に係る発明は、複数のレーザ光をレーザ顕微鏡に導入するためのレーザ顕微鏡用レーザ導入装置であって、
　１つのレーザ光の単独光路に設けられ、前記レーザ顕微鏡への前記レーザ光の導入状態を調整する単独レーザ調整手段と、
　該単独レーザ調整手段を経た前記レーザ光を含む少なくとも２つのレーザ光の共通光路に設けられ、前記レーザ顕微鏡への前記少なくとも２つのレーザ光の導入状態を、当該少なくとも２つのレーザ光の相対関係を維持した状態で調整する共通レーザ調整手段と、
　を有することを特徴とするものである。
　第２の観点に係る発明は、第１の観点に係るレーザ顕微鏡用レーザ導入装置において、
　前記単独レーザ調整手段および前記共通レーザ調整手段は、それぞれ、予め設定した光軸と直交する基準面におけるレーザ光の位置を調整する位置調整手段を有することを特徴とするものである。
　第３の観点に係る発明は、第２の観点に係るレーザ顕微鏡用レーザ導入装置において、
　前記位置調整手段は、レーザ光の反射角度を調整する変位可能なミラーを含む反射光学系を有し、前記ミラーを変位させることにより前記基準面におけるレーザ光の位置を調整するように構成したことを特徴とするものである。
　第４の観点に係る発明は、第２の観点に係るレーザ顕微鏡用レーザ導入装置において、
　前記位置調整手段は、レーザ光を屈折透過させる変位可能なレンズを有し、該レンズを変位させて、その光軸を基準光軸に対して偏心させることにより、前記基準面におけるレーザ光の位置を調整するように構成したことを特徴とするものである。
　第５の観点に係る発明は、第１の観点～第４の観点のいずれか一つの観点に係るレーザ顕微鏡用レーザ導入装置において、
　前記単独レーザ調整手段および前記共通レーザ調整手段は、それぞれ、予め設定した光軸と直交する基準面におけるレーザ光の角度を調整する角度調整手段を有することを特徴とするものである。
　第６の観点に係る発明は、第５の観点に係るレーザ顕微鏡用レーザ導入装置において、
　前記角度調整手段は、レーザ光の反射角度を調整する変位可能なミラーを含む反射光学系を有し、前記ミラーを変位させることにより前記基準面におけるレーザ光の角度を調整するように構成したことを特徴とするものである。
　第７の観点に係る発明は、第５の観点に係るレーザ顕微鏡用レーザ導入装置において、
　前記角度調整手段は、レーザ光を屈折透過させる変位可能なレンズを有し、該レンズを変位させて、その光軸を基準光軸に対して偏心させることにより、前記基準面におけるレーザ光の角度を調整するように構成したことを特徴とするものである。
　第８の観点に係る発明は、第１の観点～第７の観点のいずれか一つの観点に係るレーザ顕微鏡用レーザ導入装置において、
　前記単独レーザ調整手段および前記共通レーザ調整手段は、それぞれ、予め設定した光軸と直交する基準面におけるレーザ光の波面曲率を調整する波面曲率調整手段を有することを特徴とするものである。
　第９の観点に係る発明は、第８の観点に係るレーザ顕微鏡用レーザ導入装置において、
　前記波面曲率調整手段は、少なくとも光軸方向に移動可能なレンズを含むリレー光学系を有し、前記レンズを光軸方向に移動させることにより前記基準面におけるレーザ光の波面曲率を調整するように構成したことを特徴とするものである。
　第１０の観点に係る発明は、第８の観点に係るレーザ顕微鏡用レーザ導入装置において、
　前記波面曲率調整手段は、少なくとも形状可変ミラーを有し、前記形状可変ミラーの反射面形状変化により前記基準面におけるレーザ光の波面曲率を調整するように構成したことを特徴とするものである。
　第１１の観点に係る発明は、第２の観点～第１０の観点のいずれか一つの観点に係るレーザ顕微鏡用レーザ導入装置において、
　前記基準面を、前記レーザ顕微鏡に設けられるレーザ光を集光するレンズの瞳位置に設定したことを特徴とするものである。
　第１２の観点に係る発明は、第１の観点に係るレーザ顕微鏡用レーザ導入装置において、
　前記単独レーザ調整手段および前記共通レーザ調整手段は、それぞれ、前記レーザ顕微鏡に対するレーザ光の焦点位置を調整することを特徴とするものである。
　さらに、上記目的を達成する第１３の観点に係るレーザ顕微鏡の発明は、第１の観点～第１２の観点のいずれか一つの観点に係るレーザ顕微鏡用レーザ導入装置を具備する、ことを特徴とするものである。
　第１４の観点に係る発明は、第１３の観点に係るレーザ顕微鏡において、前記レーザ導入装置を具備した顕微鏡が、ＣＡＲＳ顕微鏡であることを特徴とするものである。
　第１５の観点に係る発明は、第１３の観点に係るレーザ顕微鏡において、前記レーザ導入装置を具備した顕微鏡が、多光子励起顕微鏡であることを特徴とするものである。
　本発明によれば、１つのレーザ光の単独光路に、当該レーザ光のレーザ顕微鏡への導入状態を調整する単独レーザ調整手段を設け、このレーザ光を含む少なくとも２つのレーザ光の共通光路には、これら少なくとも２つのレーザ光のレーザ顕微鏡への導入状態を、それらの相対関係を維持した状態で調整する共通レーザ調整手段を設けたので、レーザ顕微鏡に導入する複数のレーザ光を所定の状態に簡単かつ迅速に調整することが可能となる。
本発明の第１実施の形態に係るレーザ顕微鏡用レーザ導入装置の原理的構成を示す概念図である。 図１に示す単独レーザ調整手段および共通レーザ調整手段の内部の概略構成図である。 基準面におけるレーザ光の位置を説明するための図である。 基準面におけるレーザ光の角度を説明するための図である。 基準面におけるレーザ光の波面曲率を説明するための図である。 第１実施の形態において基準面を集光レンズの瞳位置に設定した場合を示す図である。 図６の構成による集光位置の調整態様を説明するための図である。 本発明の第２実施の形態に係るレーザ顕微鏡用レーザ導入装置の概略構成図である。 第２実施の形態において基準面を集光レンズの瞳位置に設定した場合を示す図である。 本発明の第３実施の形態に係るレーザ導入装置を備えるレーザ顕微鏡の概略構成図である。 第３実施の形態のレーザ顕微鏡によるレーザ光集光位置の調整操作を示すフローチャートである。 本発明の第４実施の形態に係るレーザ導入装置を備えるレーザ顕微鏡の概略構成図である。 第４実施の形態のレーザ顕微鏡によるレーザ光集光位置の調整操作を示すフローチャートである。 本発明の変形例を説明するための図である。
符号の説明
　１　光路合成用光学素子
　２　基準面
　１０，４０　単独レーザ調整手段
　２０　共通レーザ調整手段
　１１，２１，４１　位置・角度調整手段
　１２，２２，４２　波面曲率調整手段
　１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂ，４１ａ，４２ｂ　ミラー
　１２ａ，１２ｂ，２２ａ，２２ｂ，４２ａ，４２ｂ　レンズ
　１２ｃ，２２ｃ，４２ｃ　移動ステージ
　３０，５０，６０　レーザ顕微鏡
　３１，５３，６３　集光レンズ
　３１ａ，５３ａ，６３ａ　瞳位置
　５４，６４　標本
　７２ａ，７２ｂ　レンズ
　１００，２００　レーザ導入装置
　以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
（第１実施の形態）
　図１は、本発明の第１実施の形態に係るレーザ顕微鏡用レーザ導入装置の原理的構成を示す概念図である。このレーザ導入装置１００は、第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の２つのレーザ光を、ハーフミラーやダイクロイックミラー等からなる光路合成用光学素子１により光路を共通にして、図示しないレーザ顕微鏡に導入するものである。ここで、第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２は、波長が異なる場合もあるし、同一波長の場合もある。これら、第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２は、図示しないが、それぞれ独立したレーザ光源から得ることもできるし、１つのレーザ光源からのレーザ光を２分割し、その一方を第１レーザ光Ｌ１とし、他方を必要に応じて波長変換して第２レーザ光Ｌ２として得ることもできる。
　本実施の形態では、第２レーザ光Ｌ２の単独光路に単独レーザ調整手段１０を設けるとともに、第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の共通光路に共通レーザ調整手段２０を設けて、第１レーザ光Ｌ１は、光路合成用光学素子１を透過させた後、共通レーザ調整手段２０を経てレーザ顕微鏡に導入し、第２レーザ光Ｌ２は、単独レーザ調整手段１０を経て光路合成用光学素子１で反射させた後、共通レーザ調整手段２０を経てレーザ顕微鏡に導入する。
　図２は、図１に示す単独レーザ調整手段１０および共通レーザ調整手段２０の内部の概略構成図である。図２に示すように、単独レーザ調整手段１０および共通レーザ調整手段２０は、同様に構成する。
　すなわち、単独レーザ調整手段１０には、位置・角度調整手段１１と波面曲率調整手段１２とを設ける。位置・角度調整手段１１には、入射する第２レーザ光Ｌ２を順次反射させる、互いに直交する軸を中心に回動変位可能な２つのミラー１１ａ，１１ｂを有する反射光学系を設け、これらミラー１１ａ，１１ｂによる第２レーザ光Ｌ２の反射方向を調整することにより、予め設定した共通光路における光軸と直交する基準面２における第２レーザ光Ｌ２の位置、および基準面２への角度を調整可能に構成する。なお、図２では、図面を明瞭とするため、ミラー１１ａ，１１ｂを同一方向に回動変位可能に図示している。
　また、波面曲率調整手段１２には、２群のレンズ１２ａ，１２ｂを有するリレー光学系を設け、その入射側のレンズ１２ａを移動ステージ１２ｃにより光軸方向に移動させることにより、基準面２における第２レーザ光Ｌ２の波面曲率を調整可能に構成する。
　同様に、共通レーザ調整手段２０にも、反射光学系を構成する２つのミラー２１ａ，２１ｂを有する位置・角度調整手段２１と、リレー光学系を構成する２群のレンズ２２ａ，２２ｂおよび移動ステージ２２ｃを有する波面曲率調整手段２２とを設ける。この共通レーザ調整手段２０は、位置・角度調整手段２１の２つのミラー２１ａ，２１ｂにより、入射する第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の相対関係を維持した状態で、第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の基準面２における位置および基準面２への角度を調整するように構成するとともに、波面曲率調整手段２２の移動ステージ２２ｃを介して入射側のレンズ２２ａを光軸方向に移動させることにより、同様に、入射する第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の相対関係を維持した状態で、基準面２における第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の波面曲率を調整するように構成する。
　ここで、基準面２における第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の位置は、図３に示すように、基準面２に２次元のＸＹ座標軸を設定すれば、第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の基準面２における交点の座標、すなわち第１レーザ光Ｌ１については（ｘ１、ｙ１）、第２レーザ光Ｌ２については（ｘ２、ｙ２）を、各レーザ光の位置として定義することができる。
　また、基準面２における第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の角度は、図４に示すように、第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２と基準面２の法線とのなす角度をθ１およびθ２、第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の基準面２への写像とＸ軸またはＹ軸とのなす角度をψ１およびψ２とすると、第１レーザ光Ｌ１については（θ１、ψ１）、第２レーザ光Ｌ２については（θ２、ψ２）として定義することができる。
　さらに、基準面２における第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の波面曲率は、図５に示すように、第１レーザ光Ｌ１については、基準面２における位置（ｘ１、ｙ１）での波面曲率Ｒ１として定義することができ、第２レーザ光Ｌ２については、基準面２における位置（ｘ２、ｙ２）での波面曲率Ｒ２として定義することができる。
　本実施の形態によれば、単独レーザ調整手段１０の位置・角度調整手段１１を構成する２つのミラー１１ａ，１１ｂにより第２レーザ光Ｌ２の反射方向を調整することにより、基準面２における第２レーザ光Ｌ２の位置（ｘ２，ｙ２）および角度（θ２，ψ２）を、例えば、基準面２における第１レーザ光Ｌ１の位置（ｘ１，ｙ１）および角度（θ１，ψ１）とそれぞれ一致するように、独立して調整することができる。同様に、単独レーザ調整手段１０の波面曲率調整手段１２を構成するリレー光学系の入射側のレンズ１２ａを移動ステージ１２ｃにより光軸方向に移動させることにより、基準面２における第２レーザ光Ｌ２の波面曲率Ｒ２を、例えば、基準面２における第１レーザ光Ｌ１の波面曲率Ｒ１と一致するように、独立して調整することができる。
　また、共通レーザ調整手段２０の位置・角度調整手段２１を構成する２つのミラー２１ａ，２１ｂにより第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の反射方向を調整することにより、第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の相対関係を維持した状態で、基準面２における第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の位置および角度を、例えば、基準面２において光軸と一致するように同時に調整することができる。同様に、共通レーザ調整手段２０の波面曲率調整手段２２を構成するリレー光学系の入射側のレンズ２２ａを移動ステージ２２ｃにより光軸方向に移動させることにより、第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の相対関係を維持した状態で、基準面２における第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の波面曲率を同時に調整することができる。
　したがって、本実施の形態によれば、例えば、単独レーザ調整手段１０により、基準面２において、第２レーザ光Ｌ２が第１レーザ光Ｌ１と同じ状態となるように調整し、さらに、共通レーザ調整手段２０により、第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２が、共通光路の光軸と一致し、かつ所望の波面曲率を有するように調整することにより、レーザ顕微鏡に導入する第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２を、同一位置で集光するように簡単かつ迅速に調整することができる。
　ここで、基準面２は、好ましくは、図６に示すように、第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の導入対象であるレーザ顕微鏡３０に設けられるレーザ光を集光する集光レンズ３１の瞳位置３１ａに一致させて設定する。なお、瞳位置３１ａは、実際の集光レンズ３１の瞳位置に限らず、それと光学的に共役な位置であっても良いことは勿論である。
　このように、基準面２を集光レンズ３１の瞳位置３１ａに設定すれば、集光レンズ３１により集光される第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の集光位置Ｐは、瞳位置３１ａにおける第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の位置、角度および波面曲率に応じて変化することになる。したがって、単独レーザ調整手段１０および共通レーザ調整手段２０により、第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２を、瞳位置３１ａにおいて所望の状態となるように調整することにより、集光レンズ３１による第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の集光位置Ｐを、所望の位置に簡単かつ迅速に調整することができる。
　具体的には、図７（ａ）に示すように、集光レンズ３１の瞳位置３１ａにおける、第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の位置または角度を、例えば、破線で示す状態から実線で示す状態に調整することにより、集光レンズ３１による集光面内において、Ｘ方向またはＹ方向に集光位置をＰ１からＰ２に調整することができる。また、図７（ｂ）に示すように、瞳位置３１ａにおける第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の波面曲率を、例えば、破線で示す状態から実線で示す状態に調整することにより、光軸（Ｚ）方向に集光位置をＰ３からＰ４に調整することができる。
　なお、使用する二つのレーザ光のうちの一方が、より頻繁に波長、パルス幅、ビーム位置などの発振パラメータの変更を伴う場合には、より頻繁に発振パラメータの変更を伴うレーザを、単独レーザ調整手段１０を透過する第２レーザ光Ｌ２に設定する方が、その発振パラメータの変更の際に単独レーザ調整手段１０の調整だけで済むことが多くなるので、好ましいことがある。
（第２実施の形態）
　図８は、本発明の第２実施の形態に係るレーザ顕微鏡用レーザ導入装置の概略構成図である。このレーザ導入装置２００は、第１実施の形態のレーザ導入装置１００において、光路合成用光学素子１に至る第１レーザ光Ｌ１の単独光路にも、単独レーザ調整手段４０を設けたものである。
　単独レーザ調整手段４０には、単独レーザ調整手段１０および共通レーザ調整手段２０と同様に、反射光学系を構成する２つのミラー４１ａ，４１ｂを有する位置・角度調整手段４１と、リレー光学系を構成する２群のレンズ４２ａ，４２ｂおよび移動ステージ４２ｃを有する波面曲率調整手段４２とを設ける。この単独レーザ調整手段４０は、位置・角度調整手段４１の２つのミラー４１ａ，４１ｂにより、入射する第１レーザ光Ｌ１の基準面２における位置および基準面２への角度を調整するように構成するとともに、波面曲率調整手段４２の移動ステージ４２ｃを介して入射側のレンズ４２ａを光軸方向に移動させることにより、基準面２における第１レーザ光Ｌ１の波面曲率を調整するように構成する。その他の構成は、第１実施の形態と同様であるので、同一構成要素には、同一参照符号を付して説明を省略する。
　したがって、本実施の形態によれば、単独レーザ調整手段４０により、第１レーザ光Ｌ１の基準面２における位置、角度および波面曲率を独立して調整でき、単独レーザ調整手段１０により、第２レーザ光Ｌ２の基準面２における位置、角度および波面曲率を独立して調整でき、共通レーザ調整手段２０により、第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の相対関係を維持した状態で、第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の基準面２における位置、角度および波面曲率を、同時に調整することができるので、第１実施の形態と同様に、レーザ顕微鏡に導入する第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２を、同一位置で集光するように簡単かつ迅速に調整することができる。
　なお、本実施の形態においても、基準面２を、好ましくは、図９に示すように、第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の導入対象であるレーザ顕微鏡３０に設けられるレーザ光を集光する集光レンズ３１の瞳位置３１ａ、またはそれと共役な位置に一致させて設定する。
　このようにすれば、第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の瞳位置３１ａにおける位置、角度、波面曲率を、対応する単独レーザ調整手段４０および１０でそれぞれ調整することにより、レーザ顕微鏡３０における第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の集光位置Ｐを個別に調整することができる。また、第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の瞳位置３１ａにおける位置、角度、波面曲率を、共通レーザ調整手段２０で調整することにより、第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の相対関係を維持した状態で、レーザ顕微鏡３０における第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の集光位置Ｐを同時に調整することができる。
（第３実施の形態）
　図１０は、本発明の第３実施の形態に係るレーザ導入装置を備えるレーザ顕微鏡の概略構成図である。このレーザ顕微鏡５０は、図６に示した第１実施の形態のレーザ導入装置１００を具備するもので、該レーザ導入装置１００に第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２を同時に、または選択的に導入して、共通レーザ調整手段２０から出射されるレーザ光を、ガルバノスキャナ５１、リレーレンズ５２ａ，５２ｂおよび集光レンズ５３を経て標本５４に集光して、標本５４をガルバノスキャナ５１により二次元走査するようにしたものである。
　本実施の形態では、集光レンズ５３の瞳位置５３ａを基準面として、該基準面において、第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２が所望の状態となるようにレーザ導入装置１００により調整する。
　したがって、本実施の形態によれば、単独レーザ調整手段１０を用いて、瞳位置５３ａにおける第２レーザ光Ｌ２の位置、角度、波面曲率を調整することにより、標本５４に対する第２レーザ光Ｌ２の集光位置を、例えば第１レーザ光Ｌ１の集光位置と一致するように調整することができる。また、共通レーザ調整手段２０を用いて、瞳位置５３ａにおける第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の位置、角度、波面曲率を調整することにより、第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の相対関係を維持した状態で、標本５４に対する第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の集光位置を同時に調整することができる。
　具体的には、図１１にフローチャートを示すように、先ず、単独レーザ調整手段１０の位置・角度調整手段１１および／または波面曲率調整手段１２により、標本５４に対する第２レーザ光Ｌ２の集光位置が、第１レーザ光Ｌ１の集光位置に一致するように調整する（ステップＳ１）。その後、第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の集光スポットの重なり状態を保ったまま、共通レーザ調整手段２０の位置・角度調整手段２１および／または波面曲率調整手段２２により、第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の集光位置を調整する（ステップＳ２）。これにより、第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２を、標本５４の所望の位置に集光するように、簡単かつ迅速に調整することができる。
（第４実施の形態）
　図１２は、本発明の第４実施の形態に係るレーザ導入装置を備えるレーザ顕微鏡の概略構成図である。このレーザ顕微鏡６０は、図８に示した第２実施の形態のレーザ導入装置２００を具備するもので、該レーザ導入装置２００に第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２を同時に、または選択的に導入して、共通レーザ調整手段２０から出射されるレーザ光を、ガルバノスキャナ６１、リレーレンズ６２ａ，６２ｂおよび集光レンズ６３を経て標本６４に集光して、標本６４をガルバノスキャナ６１により二次元走査するようにしたものである。
　本実施の形態においても、集光レンズ６３の瞳位置６３ａを基準面として、該基準面において、第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２が所望の状態となるようにレーザ導入装置２００により調整する。
　したがって、本実施の形態によれば、第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の瞳位置６３ａにおける位置、角度、波面曲率を、対応する単独レーザ調整手段４０および１０でそれぞれ調整することにより、レーザ顕微鏡６０における第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の集光位置を個別に調整することができる。また、第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の瞳位置６３ａにおける位置、角度、波面曲率を、共通レーザ調整手段２０で調整することにより、第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の相対関係を維持した状態で、レーザ顕微鏡６０における第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の集光位置を同時に調整することができる。これにより、第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の標本６４に対する集光位置を、自由に調整することができる。
　具体的には、図１３にフローチャートを示すように、集光位置を調整する対象レーザ光に応じて（ステップＳ１１）、単独レーザ調整手段１０、単独レーザ調整手段４０または共通レーザ調整手段２０による調整を行う。すなわち、調整対象が第１レーザ光Ｌ１の場合には、その集光位置の調整方向が面内方向か光軸方向かに応じて（ステップＳ１２）、面内方向の場合には、単独レーザ調整手段４０の位置・角度調整手段４１で調整し（ステップＳ１３）、光軸方向の場合には、単独レーザ調整手段４０の波面曲率調整手段４２で調整する（ステップＳ１４）。
　また、調整対象が第２レーザ光Ｌ２の場合には、その集光位置の調整方向が面内方向か光軸方向かに応じて（ステップＳ１５）、面内方向の場合には、単独レーザ調整手段１０の位置・角度調整手段１１で調整し（ステップＳ１６）、光軸方向の場合には、単独レーザ調整手段１０の波面曲率調整手段１２で調整する（ステップＳ１７）。
　さらに、調整対象が第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の場合には、それらの集光位置の調整方向が面内方向か光軸方向かに応じて（ステップＳ１８）、面内方向の場合には、共通レーザ調整手段２０の位置・角度調整手段２１で調整し（ステップＳ１９）、光軸方向の場合には、共通レーザ調整手段２０の波面曲率調整手段２２で調整する（ステップＳ２０）。
　なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、単独レーザ調整手段および共通レーザ調整手段のそれぞれの位置・角度調整手段を、互いに直交する軸を中心に回動変位可能な２つのミラーにより構成したが、図１４（ａ）～（ｃ）に示すように、２群のレンズ７２ａおよび７２ｂの一方のレンズ、例えば出射側のレンズ７２ｂを変位可能に構成し、該レンズ７２ｂを変位させて、その光軸Ｏ１を基準光軸Ｏ０に対して偏心させることにより、基準面におけるレーザ光Ｌの位置や角度を調整するように構成することもできる。
　また、波面曲率調整手段は、光軸方向に移動可能なレンズを含むリレー光学系に限らず、少なくとも形状可変ミラーを有し、この形状可変ミラーの反射面形状変化により基準面におけるレーザ光の波面曲率を調整するように構成することができることも、この分野の光学系の専門知識を持ち合わせている光学技術者には自明のことである。
　また、上記実施の形態では、第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２の２つのレーザ光を導入するようにしたが、３つ以上のレーザ光を導入する場合も、本発明を有効に適用することができる。例えば、３つのレーザ光を導入する場合には、２つのレーザ光の各々の単独光路にそれぞれ単独レーザ調整手段を設けるとともに、３つのレーザ光の共通光路に共通レーザ調整手段を設けるか、あるいは、３つのレーザ光の各々の単独光路にそれぞれ単独レーザ調整手段を設けるとともに、３つのレーザ光の共通光路に共通レーザ調整手段を設けることにより、レーザ顕微鏡において、３つのレーザ光を所望の位置に集光することができる。
　さらに、上記実施の形態では、単独レーザ調整手段および共通レーザ調整手段を、それぞれレーザ光の位置、角度、波面曲率の３つの調整対象項目を調整可能に構成したが、これら３つの調整対象項目のうち、任意の１つ、例えば、レーザ顕微鏡に対するレーザ光の焦点位置のみを調整可能に構成したり、任意の２つの項目を調整可能に構成したりすることもできる。
　また、上述した実施の形態をＣＡＲＳ顕微鏡における標本へのレーザ導入装置として適用すれば、観察する標本の分子振動数に相当する波長差を有する２つのレーザ光を、光軸調整および／または波面曲率調整を行うことなく、同軸に合成して標本の同一位置に集光させることが容易になり、標本から発生するＣＡＲＳ散乱光を安定した精度で検出することが可能となる。また、同様に、上述した特許文献２に記載されている顕微鏡を含むような複数個（例えば３つ）のレーザ光により多光子励起（例えば２光励起）を行う多光子励起顕微鏡のレーザ導入装置として適用した場合にも、複数個のレーザ光を、光軸調整および／または波面曲率調整を行うことなく、共通の光路を経て標本の同一位置に選択的に集光させることが容易になり、安定した精度での観察または測定が可能となる。

Claims (15)

  1. 　複数のレーザ光をレーザ顕微鏡に導入するためのレーザ顕微鏡用レーザ導入装置であって、
    　１つのレーザ光の単独光路に設けられ、前記レーザ顕微鏡への前記レーザ光の導入状態を調整する単独レーザ調整手段と、
    　該単独レーザ調整手段を経た前記レーザ光を含む少なくとも２つのレーザ光の共通光路に設けられ、前記レーザ顕微鏡への前記少なくとも２つのレーザ光の導入状態を、当該少なくとも２つのレーザ光の相対関係を維持した状態で調整する共通レーザ調整手段と、
    　を有することを特徴とするレーザ顕微鏡用レーザ導入装置。
  2. 　前記単独レーザ調整手段および前記共通レーザ調整手段は、それぞれ、予め設定した光軸と直交する基準面におけるレーザ光の位置を調整する位置調整手段を有することを特徴とする請求項１に記載のレーザ顕微鏡用レーザ導入装置。
  3. 　前記位置調整手段は、レーザ光の反射角度を調整する変位可能なミラーを含む反射光学系を有し、前記ミラーを変位させることにより前記基準面におけるレーザ光の位置を調整するように構成したことを特徴とする請求項２に記載のレーザ顕微鏡用レーザ導入装置。
  4. 　前記位置調整手段は、レーザ光を屈折透過させる変位可能なレンズを有し、該レンズを変位させて、その光軸を基準光軸に対して偏心させることにより、前記基準面におけるレーザ光の位置を調整するように構成したことを特徴とする請求項２に記載のレーザ顕微鏡用レーザ導入装置。
  5. 　前記単独レーザ調整手段および前記共通レーザ調整手段は、それぞれ、予め設定した光軸と直交する基準面におけるレーザ光の角度を調整する角度調整手段を有することを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のレーザ顕微鏡用レーザ導入装置。
  6. 　前記角度調整手段は、レーザ光の反射角度を調整する変位可能なミラーを含む反射光学系を有し、前記ミラーを変位させることにより前記基準面におけるレーザ光の角度を調整するように構成したことを特徴とする請求項５に記載のレーザ顕微鏡用レーザ導入装置。
  7. 　前記角度調整手段は、レーザ光を屈折透過させる変位可能なレンズを有し、該レンズを変位させて、その光軸を基準光軸に対して偏心させることにより、前記基準面におけるレーザ光の角度を調整するように構成したことを特徴とする請求項５に記載のレーザ顕微鏡用レーザ導入装置。
  8. 　前記単独レーザ調整手段および前記共通レーザ調整手段は、それぞれ、予め設定した光軸と直交する基準面におけるレーザ光の波面曲率を調整する波面曲率調整手段を有することを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載のレーザ顕微鏡用レーザ導入装置。
  9. 　前記波面曲率調整手段は、少なくとも光軸方向に移動可能なレンズを含むリレー光学系を有し、前記レンズを光軸方向に移動させることにより前記基準面におけるレーザ光の波面曲率を調整するように構成したことを特徴とする請求項８に記載のレーザ顕微鏡用レーザ導入装置。
  10. 　前記波面曲率調整手段は、少なくとも形状可変ミラーを有し、前記形状可変ミラーの反射面形状変化により前記基準面におけるレーザ光の波面曲率を調整するように構成したことを特徴とする請求項８に記載のレーザ顕微鏡用レーザ導入装置。
  11. 　前記基準面を、前記レーザ顕微鏡に設けられるレーザ光を集光するレンズの瞳位置に設定したことを特徴とする請求項２～１０のいずれか一項に記載のレーザ顕微鏡用レーザ導入装置。
  12. 　前記単独レーザ調整手段および前記共通レーザ調整手段は、それぞれ、前記レーザ顕微鏡に対するレーザ光の焦点位置を調整することを特徴とする請求項１に記載のレーザ顕微鏡用レーザ導入装置。
  13. 　請求項１～１２のいずれか一項に記載のレーザ顕微鏡用レーザ導入装置を具備する、ことを特徴とするレーザ顕微鏡。
  14. 　前記レーザ導入装置を具備した顕微鏡が、ＣＡＲＳ顕微鏡であることを特徴とする請求項１３に記載のレーザ顕微鏡。
  15. 　前記レーザ導入装置を具備した顕微鏡が、多光子励起顕微鏡であることを特徴とする請求項１３に記載のレーザ顕微鏡。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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