顕微鏡装置
【課題】照明光の標本への集光性能を変化させることなく照明光を２次元的に走査する。
【解決手段】光源２からの照明光の波面を変調する空間光変調素子４と、非平行な軸線Ｓ１，Ｓ２回りにそれぞれ揺動する２枚のミラー５ａ，５ｂを有し照明光を２次元的に走査するスキャナ５と、スキャナ５における像を対物光学系７の瞳位置にリレーするリレー光学系６と、ミラー５ａ，５ｂの揺動に応じて、空間光変調素子４から対物光学系７までの間において、照明光の光線Ｌを光軸と交差する方向に移動させる光線シフト機構６ａ，８とを備え、該光線シフト機構６ａ，８は、光線Ｌを固定してミラー５ａ，５ｂを揺動させたと仮定した場合のリレー光学系６により対物光学系７の瞳位置にリレーされる像の移動方向とは逆方向に、ミラー５ａ，５ｂを停止させた状態を仮定した場合の対物光学系７の瞳位置の像が移動するように光線Ｌを移動させる顕微鏡装置１を提供する。
【解決手段】光源２からの照明光の波面を変調する空間光変調素子４と、非平行な軸線Ｓ１，Ｓ２回りにそれぞれ揺動する２枚のミラー５ａ，５ｂを有し照明光を２次元的に走査するスキャナ５と、スキャナ５における像を対物光学系７の瞳位置にリレーするリレー光学系６と、ミラー５ａ，５ｂの揺動に応じて、空間光変調素子４から対物光学系７までの間において、照明光の光線Ｌを光軸と交差する方向に移動させる光線シフト機構６ａ，８とを備え、該光線シフト機構６ａ，８は、光線Ｌを固定してミラー５ａ，５ｂを揺動させたと仮定した場合のリレー光学系６により対物光学系７の瞳位置にリレーされる像の移動方向とは逆方向に、ミラー５ａ，５ｂを停止させた状態を仮定した場合の対物光学系７の瞳位置の像が移動するように光線Ｌを移動させる顕微鏡装置１を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、デフォーマブルミラーによって波面を変形させたレーザ光をガルバノミラーユニットを経由して対物レンズに入射させる走査型共焦点顕微鏡装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この装置は、デフォーマブルミラーの反射面を変化させることにより、レーザ光の集光点が深さ方向に変化するように構成されている。
また、ガルバノミラーが揺動されることにより、レーザ光が対物レンズの瞳中心からずれて、レンズ枠等によって蹴られ、光量不足による表示ムラが発生することを防止するために、ガルバノミラーの揺動に同期してガルバノミラーを光軸方向に平行移動させるスキャナ装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
そして、ガルバノミラーに入射される光が平面波である場合には、特許文献２に開示されているスキャナ装置により、対物レンズの瞳中心にレーザ光を入射させ続けることができ、そのときの集光性能を維持することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１６５２１２号公報
【特許文献２】特開平１０−６８９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、対物レンズの入射瞳位置に入射される光が平面波ではなく、特許文献１に開示されているように波面変調された光である場合には、特許文献２に開示されている方法では、ガルバノミラーを平行移動させることによってレーザ光の光路長が変動するため、対物レンズの瞳位置と光学的に共役な位置が変動し、レーザ光の集光性能が変化してしまうという問題がある。この問題は、対物レンズの入射瞳位置に入射される光が平面波である場合にも厳密には生じ得るが、波面変調された光の場合には集光性能を劣化させる影響が比較的大きい。
【０００６】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、光源から導かれてきた照明光の標本への集光性能を変化させることなく、標本上において照明光を２次元的に走査することができる顕微鏡装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、光源からの照明光の波面を変調する空間光変調素子と、非平行な２つの軸線回りにそれぞれ揺動する２枚のミラーを有し、前記空間光変調素子により波面が変調された照明光を２次元的に走査するスキャナと、前記スキャナにおける像を対物光学系の瞳位置にリレーするリレー光学系と、前記ミラーの揺動に応じて、前記空間光変調素子から前記対物光学系までの間において、前記照明光の光線を光軸と交差する方向に移動させる光線シフト機構とを備え、該光線シフト機構は、前記光線を固定して前記ミラーを揺動させたと仮定した場合における前記リレー光学系により前記対物光学系の瞳位置にリレーされる像の移動方向とは逆方向に、前記ミラーを停止させた状態を仮定した場合における前記対物光学系の瞳位置の像が移動するように前記光線を移動させる顕微鏡装置を提供する。
【０００８】
本発明によれば、空間光変調素子によって波面が変調された照明光がスキャナに導かれ、スキャナから出射された照明光がリレー光学系を介して対物光学系に導かれ、対物光学系によって標本上に集光される。このとき、スキャナを構成する２枚のミラーは、平行でない２つの軸線回りにそれぞれ揺動させられるので、照明光は標本上において２次元的に走査される。
【０００９】
この場合において、スキャナに形成された像が固定されていると、スキャナを構成する２枚のミラーの内、対物光学系の瞳位置と光学的に共役な位置に配置されていないミラーが揺動させられることにより、対物光学系の瞳位置にリレーされる像が光軸に交差する方向に移動させられる。本発明によれば、対物光学系の瞳位置にリレーされる像の移動を相殺する方向に、光線シフト機構が対物光学系に入射される光線を移動させることにより、対物光学系の瞳位置において像の位置を静止させることができる。
【００１０】
この場合に、光路長の変動を伴わないので、スキャナから対物光学系の瞳位置までのリレー関係が変化しない。したがって、リレーする照明光の波面が平面波とは限らない場合においても、空間光変調素子で変調することによりスキャナの位置において実現された波面を対物光学系の瞳位置に正確にリレーし、集光性能の低下を防止することができる。
【００１１】
上記発明においては、前記光線シフト機構が、前記リレー光学系を構成する光学素子の内少なくとも１つを、前記光軸と交差する方向に移動させてもよい。
このようにすることで、光学素子を移動させるだけでよいので、光線シフト機構の構成を簡便にすることができる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記リレー光学系が、前記２枚のミラーの間における像を前記瞳位置にリレーしてもよい。
このようにすることで、光線シフト機構による光線の移動量を小さく抑えることができる。
【００１３】
また、上記発明においては、前記光線シフト機構が、前記リレー光学系を構成する光学素子の内少なくとも１つを、前記光軸に交差する揺動軸線回りに揺動させてもよい。
このようにすることで、光学素子を揺動させるだけで、光線の光軸に対する光学素子の傾斜角度に応じて光線を光軸に交差する方向に移動させることができる。
【００１４】
また、上記発明においては、前記リレー光学系が、一方の前記ミラーの揺動軸線上の像を前記瞳位置にリレーしてもよい。
このようにすることで、ミラーの揺動方向に合わせて１軸方向に光線を移動させるだけでよいので、光線シフト機構の構成を簡便にすることができる。
【００１５】
また、上記発明においては、前記リレー光学系が、前記２枚のミラーの内、より高速に揺動させられるミラーの揺動軸線上の像を前記瞳位置にリレーしてもよい。
このようにすることで、光線シフト機構による光線の移動を低速側のミラーの揺動速度に合わせて行うことができ、より容易に、対物光学系の瞳位置に形成される像を静止させることができる。
【００１６】
また、上記発明においては、前記空間光変調素子上の像を前記スキャナにリレーするもう１つのリレー光学系を備えていてもよい。この場合には、前記光線シフト機構が、前記もう１つのリレー光学系を構成する光学素子の内少なくとも１つを、前記光軸に交差する方向に移動させ、または、前記光軸に交差する揺動軸線回りに揺動させてもよい。
このようにすることで、平行光を形成している部分で光線を移動させて、光線の移動に伴って照明光に収差が発生することを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、光源から導かれてきた照明光の標本への集光性能を変化させることなく、標本上において照明光を２次元的に走査することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る顕微鏡装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の顕微鏡装置のスキャナを示し、対物光学系の瞳位置と光学的に共役な位置が高速側のミラーと低速側のミラーとの中間位置に配置されている例を示す斜視図である。
【図３】リレー光学系を構成するレンズの動作を説明する図である。
【図４】図２の場合において、図１の顕微鏡装置の対物光学系の入射瞳位置における像の移動を説明する図である。
【図５】図２の変形例であって、図１の顕微鏡装置のスキャナを示し、対物光学系の瞳位置と光学的に共役な位置が高速側のミラーの揺動軸線上に配置されている例を示す斜視図である。
【図６】図５の場合において、図１の顕微鏡装置の対物光学系の入射瞳位置における像の移動を説明する図である。
【図７】図３の変形例であって、リレー光学系を構成するレンズを揺動させる場合のレンズの動作を説明する図である。
【図８】光線シフト機構の変形例であって、平行平板によってレーザ光を移動させる場合の平行平板の動作を説明する図である。
【図９】光線シフト機構のもう１つの変形例であって、ミラーによってレーザ光を移動させる場合のミラーの動作を説明する図である。
【図１０】図１の顕微鏡装置の変形例であって、空間光変調素子とスキャナとの間にもう１つのリレー光学系を備え、空間光変調素子として反射型を用いた場合の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の一実施形態に係る顕微鏡装置１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る顕微鏡装置１は、図１に示されるように、レーザ光（照明光）Ｌを発生する光源２と、光源２から発せられたレーザ光Ｌの波面を略平面波に変換するコリメータレンズ３と、略平面波に変換されたレーザ光Ｌの波面を変調する空間光変調素子４と、該空間光変調素子４によって波面が変調されたレーザ光Ｌを２次元的に走査するスキャナ５と、該スキャナ５により走査されたレーザ光Ｌをリレーするリレー光学系６と、該リレー光学系６によってリレーされたレーザ光Ｌを集光する対物光学系７と、空間光変調素子４、スキャナ５およびリレー光学系６を構成する少なくとも１つのレンズ６ａ（光線シフト機構）を制御する制御部（光線シフト機構）８と、対物光学系７により集光された標本Ａからの蛍光を検出する光検出器９とを備えている。図中、符号１０は、スライドガラス上に載置された標本Ａを搭載するステージである。
【００２０】
空間光変調素子４は、例えば、液晶のセルが平面状に配列された液晶素子を用いた透過型であり、各セルに印加される電圧に従って各セルの屈折率が変化するようになっている。空間光変調素子４は、コリメータレンズ３によって略平面波に変換されたレーザ光Ｌを透過させる際に、各セルの屈折率に従ってレーザ光の波面の各位置における位相をずらすことにより、レーザ光Ｌの波面を変調する。空間光変調素子４を透過したレーザ光Ｌはスキャナ５に入射される。
【００２１】
ここで、空間光変調素子４は、スキャナ５が備える一対のミラー５ａ，５ｂ（後述）の中間位置においてレーザ光Ｌが所望の波面形状を有するように、レーザ光Ｌに波面を付与する。すなわち、空間光変調素子４は、所望の波面形状に、空間光変調素子４からミラー５ａ，５ｂの中間位置までの光路で生じる波面形状の変化分を相殺する波面形状を加算した波面形状をレーザ光Ｌに付与する。
【００２２】
スキャナ５は、図２に示されるように、捻れの位置に配置される２つの揺動軸線Ｓ１，Ｓ２回りにそれぞれ揺動可能に設けられた２つのミラー５ａ，５ｂを備えている。一方の揺動軸線Ｓ１は、他方の揺動軸線Ｓ２に直交する平面内に配置されている。これにより、上記平面に沿う一方向から見ると、図１に示されるように、２つの揺動軸線Ｓ１，Ｓ２は相互に直交して配置されている。ここで、ミラー５ａ，５ｂの中間位置は、対物光学系７の入射瞳位置とは光学的に共役な位置関係に配置されている。図２におけるハッチングは、ミラー５ａ，５ｂの中間位置が対物光学系７の入射瞳位置と光学的に共役な位置に配置されていることを示している。
【００２３】
一方のミラー５ａの揺動速度は、他方のミラー５ｂの揺動速度に対して十分に速く設定されている。高速側のミラー５ａはレーザ光Ｌの標本Ａ上における走査のために使用され、低速側のミラー５ｂはレーザ光Ｌの標本Ａ上における走査位置を送るために使用される。図中、符号５ｃ，５ｄは各ミラー５ａ，５ｂを揺動動作させるためのモータ、符号１１はミラーである。
【００２４】
リレー光学系６は、複数（図示する例では２つ）のレンズ６ａ，６ｂにより構成されている。リレー光学系６は、ミラー５ａ，５ｂの中間位置に形成された像を対物光学系７の入射瞳位置（瞳位置）にリレーするように構成されている。図３に示されるように、複数のレンズ６ａ，６ｂの内少なくとも１つのレンズ（図示する例では光源２側に配置された６ａ）は、レーザ光Ｌの光軸に直交する平面内において、互いに直交する２軸方向に平行移動可能に設けられている。レンズ６ａの移動によって、レーザ光（光線）Ｌは光軸に交差する方向に移動させられる。
【００２５】
図１において、符号１２はレーザ光Ｌを反射し蛍光を透過するダイクロイックミラー、符号１３は集光レンズである。ダイクロイックミラー１２を透過した蛍光は集光レンズ１３によって集光され、光検出器９によって検出されるようになっている。光検出器９によって検出された蛍光の強度と、その検出時のスキャナ５によるレーザ光Ｌの走査位置情報とを対応づけて記憶しておくことにより、２次元的な蛍光画像を取得することができるようになっている。
【００２６】
制御部８は、空間光変調素子４の各セルの屈折率が予め設定された屈折率となるように、空間光変調素子４に対して各セルに電圧を印加させる電圧印加指令信号を出力するようになっている。空間光変調素子４の各セルの屈折率は、入射された平面波の波面を変調して対物光学系７の焦点位置において１点に集光させることができるような屈折率であり、各種光学系の収差や標本Ａにおける屈折率分布等を考慮して、予め算出あるいは測定しておくことができる。
【００２７】
また、制御部８は、スキャナ５の各ミラー５ａ，５ｂを揺動させるモータ５ｃ，５ｄに対して、揺動角度を指令する角度指令信号を出力する。そして、制御部８は、この角度指令信号に同期して、リレー光学系６を構成するレンズ６ａを、光軸に垂直な２軸方向に平行移動させる移動指令信号を出力するようになっている。
【００２８】
具体的には、図４に示されるように、高速側のミラー５ａを固定した状態で低速側のミラー５ｂを揺動させたと仮定したときの、対物光学系７の入射瞳位置におけるレーザ光Ｌの像Ｂの移動方向とは逆方向に、低速側のミラー５ｂを固定したと仮定した状態でレーザ光Ｌの像Ｂを移動させるように、低速側のミラー５ｂの揺動に応じてレンズ６ａを矢印Ｃの方向に平行移動させる。また、高速側のミラー５ａの揺動についても、低速側のミラー５ｂの揺動と同様にして、高速側のミラー５ａの揺動に応じた像Ｂの移動方向とは逆方向に、矢印Ｃの方向と直交する矢印Ｄの方向にレンズ６ａを平行移動させる。
【００２９】
このように構成された本実施形態に係る顕微鏡装置１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る顕微鏡装置１を用いて標本Ａの蛍光観察を行うには、制御部８から空間光変調素子４に対して各セルへの電圧の印加を指令する電圧印加指令信号を出力した状態で、光源２において発生させたレーザ光Ｌをコリメータレンズ３を介して略平面波として、空間光変調素子４に入射させる。
【００３０】
空間光変調素子４を透過したレーザ光Ｌは直進してスキャナ５に入射される。スキャナ５においては、高速側のミラー５ａが揺動させられることにより、入射されたレーザ光Ｌが走査方向に揺動させられ、低速側のミラー５ｂが揺動させられることにより、入射されたレーザ光Ｌが送り方向に揺動させられる。これにより、レーザ光Ｌが２次元的に走査される。
【００３１】
スキャナ５により走査されたレーザ光Ｌは、リレー光学系６に入射される。リレー光学系６は、２つのミラー５ａ，５ｂの中間位置に形成されたレーザ光Ｌの像を、これと光学的に共役な位置に配置されている対物光学系７の入射瞳位置にリレーする。
【００３２】
この場合において、仮に、レンズ６ａを固定したままの状態でスキャナ５を作動させると、各ミラー５ａ，５ｂの揺動に従って、対物光学系７の入射瞳位置にリレーされたレーザ光Ｌの像が光軸に交差する２軸方向に直線的に移動する。このスキャナ５の揺動による移動方向をＰ方向、移動量をΔＰとする。一方、各ミラー５ａ，５ｂを停止させた状態でレンズ６ａを移動させることとしても、対物光学系７の入射瞳位置にリレーされるレーザ光の像が光軸に交差する方向に移動する。この移動方向をＱ方向、移動量をΔＱとする。
【００３３】
本実施形態においては、制御部８が、Ｐ方向とＱ方向とが逆方向となり、かつ、ΔＰ＝ΔＱとなるように、レンズ６ａを移動させてレーザ光Ｌの位置をシフトさせる。したがって、ミラー５ａ，５ｂの揺動に拘わらず、対物光学系７の入射瞳位置にリレーされるレーザ光Ｌの像を静止させた状態に維持することができる。入射瞳位置に入射するレーザ光Ｌは光軸に交差する方向に変動しないので、入射瞳全体にわたるようにレーザ光Ｌを入射させることができ、最大限に明るい照明を行うことができる。
【００３４】
また、この場合において、スキャナ５のミラー５ａ，５ｂの揺動によっても、対物光学系７の入射瞳位置における像が移動しないようにするために、リレー光学系６を構成するレンズ６ａをレーザ光Ｌの光軸に交差する方向に移動させるので、ミラー５ａ，５ｂの中間位置から対物光学系７の入射瞳位置までの光路長が変化せず、ミラー５ａ，５ｂの中間位置から対物光学系７の入射瞳位置までのリレー関係を変化させずに済むという利点がある。したがって、リレーするレーザ光Ｌの波面が平面波とは限らない場合においても、空間光変調素子４によってレーザ光Ｌに付与した所望の形状の波面を対物光学系７の入射瞳位置に正確にリレーし、集光性能の低下を防止することができる。
【００３５】
これにより、各種光学系の収差や、標本Ａ内の屈折率分布等によって発生する収差が補償され、対物光学系７によって標本Ａ内の所望の１点にレーザ光Ｌを精度良く集光させることができるという利点がある。光源２から発生されるレーザ光Ｌを極短パルスレーザ光Ｌとすれば、対物光学系７の焦点位置のみにおいて多光子励起効果によって蛍光を発生させ、鮮明な蛍光画像を取得することが可能となる。
【００３６】
さらに、対物光学系７の入射瞳位置と光学的に共役な位置を２つのミラー５ａ，５ｂの中間位置に配置することで、各ミラー５ａ，５ｂの揺動に起因する入射瞳位置における像の各移動量ΔＰ，ΔＱは、対物光学系７の入射瞳位置と光学的に共役な位置が２つのミラー５ａ，５ｂの一方に配置された場合に比べて半分となり、最小化される。これにより、ミラー５ａ，５ｂの揺動に対してレンズ６ａの移動を十分に追従させ、入射瞳位置において像の位置を十分に静止させることができる。
【００３７】
なお、本実施形態においては、対物光学系７の入射瞳位置と光学的に共役な位置を、一対のミラー５ａ，５ｂの中間位置に配置することとしたが、これに代えて、一方のミラー５ａ，５ｂの揺動軸線Ｓ１，Ｓ２上に配置してもよい。この場合、図５に示されるように、高速側のミラー５ａの揺動軸線Ｓ１上に、対物光学系７の入射瞳位置と光学的に共役な位置を配置することが好ましい。図５におけるハッチングは、高速側のミラー５ａが対物光学系７の入射瞳位置と光学的に共役な位置に配置されていることを示している。
【００３８】
このように、スキャナ５を構成する高速側のミラー５ａの揺動軸線Ｓ１上を、空間光変調素子４の表面および対物光学系７の入射瞳位置と光学的に共役な位置に設定したので、図６に示されるように、対物光学系７の入射瞳位置において、レーザ光Ｌの像は低速側のミラー５ｂの揺動に従って矢印Ｃの方向の１軸方向にのみ移動する。すなわち、高速側のミラー５ａの揺動に応じたレンズ６ａの移動を行わずに済む。
【００３９】
したがって、レンズ６ａは、高速側のミラー５ａと比較して十分に速度の遅い低速側のミラー５ｂの揺動に応じて平行移動させれば足り、応答性は低くてよい。すなわち、ミラー５ａ，５ｂの揺動による対物光学系７の入射瞳位置に入射されるレーザ光Ｌの像の変位をより確実に防止することができる。
【００４０】
また、本実施形態においては、光線シフト機構として、リレー光学系６を構成するレンズ６ａを移動させる構成を採用したが、光線シフト機構の構成はこれに限定されるものではなく、対物光学系７の入射瞳位置に入射するレーザ光Ｌを光軸に交差する方向に移動できる方法であれば他の構成を採用してもよい。光軸シフト機構の他の構成の例を図７から図９に示す。
【００４１】
図７は、レンズ６ａを、レーザ光Ｌの光軸に垂直に交差し、互いに直交する２つの揺動軸線Ｓ３，Ｓ４回りに揺動させてレーザ光Ｌの光軸に対して傾斜させることにより、レーザ光Ｌを移動させる構成の一例である。
図８は、空間光変調素子４から対物光学系７までの光路上に配置した平行平板１４を、レーザ光Ｌの光軸に垂直に交差し、互いに直交する揺動軸線Ｓ３，Ｓ４回りに揺動させてレーザ光Ｌの光軸に対して傾斜させることにより、レーザ光Ｌを移動させる構成の一例である。平行平板１４は、入射されたレーザ光Ｌを屈折させる屈折率を有するものであればよい。
【００４２】
図９は、空間光変調素子４から対物光学系７まで光路上に配置したミラー１５を平行移動させることによりレーザ光Ｌを移動させる構成の一例である。
平行平板１４およびミラー１５が配置される位置は、空間光変調素子４から対物光学系７までの光路上であれば特に制限はされない。
【００４３】
このように、空間光変調素子４から対物光学系７までの光路上において光学素子を光軸に対して傾斜させたりレンズ６ａ以外の光学素子を移動させたりすることによっても、対物光学系７の入射瞳位置において像の位置が静止するように、レーザ光Ｌを移動させることができる。
【００４４】
また、本実施形態においては、空間光変調素子４が、ミラー５ａ，５ｂの中間位置において所望の波面形状が実現されるように、レーザ光Ｌの波面を変調することとしたが、これに代えて、図１０に示されるように、空間光変調素子４とスキャナ５との間にもう１つのリレー光学系１７を配置し、空間光変調素子４の表面において所望の波面形状をレーザ光Ｌに付与してもよい。もう１つのリレー光学系１７は、複数のレンズ（図示する例では２つのレンズ１７ａ，１７ｂ）からなり、空間光変調素子４の表面に形成された像をミラー５ａ，５ｂの中間位置にリレーするように構成されている。すなわち、空間光変調素子４の表面と対物光学系７の入射瞳位置とが光学的に共役な位置に配置される。
【００４５】
なお、図１０には、空間光変調素子４として、透過型に代えて反射型を用いた構成の一例を示している。反射型の空間光変調素子４としては、例えば、その表面形状を変化させるセグメントタイプのＭＥＭＳミラーを用いることができる。プリズム１６により反射されたレーザ光Ｌは、空間光変調素子４の表面において反射される際に、その表面形状に従う形態に波面が変調されてプリズム１６に戻される。
【００４６】
この構成においては、光線シフト機構は、もう１つのリレー光学系１７を構成するレンズ１７ａ，１７ｂのうち少なくとも１つ（図示する例では１７ａのみ）を移動させることが好ましい。もう１つのリレー光学系１７においてはレーザ光Ｌが平行光に形成されているので、レーザ光Ｌを光軸に交差する方向に移動させることによって像に各種の収差が発生することを防ぐことができる。
【符号の説明】
【００４７】
１ 顕微鏡装置
２ 光源
３ コリメータレンズ
４ 空間光変調素子
５ スキャナ
５ａ，５ｂ ミラー
５ｃ，５ｄ モータ
６，１７ リレー光学系
６ａ，１７ａ レンズ（光線シフト機構）
６ｂ，１７ｂ レンズ
７ 対物光学系
８ 制御部（光軸シフト機構）
９ 光検出器
１０ ステージ
１１ ミラー
１２ ダイクロイックミラー
１３ 集光レンズ
１４ 平行平板（光線シフト機構）
１５ ミラー（光線シフト機構）
１６ プリズム
Ａ 標本
Ｂ 像
Ｌ レーザ光（光線）
Ｓ１，Ｓ２ 揺動軸線（軸線）
Ｓ３，Ｓ４ 揺動軸線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、デフォーマブルミラーによって波面を変形させたレーザ光をガルバノミラーユニットを経由して対物レンズに入射させる走査型共焦点顕微鏡装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この装置は、デフォーマブルミラーの反射面を変化させることにより、レーザ光の集光点が深さ方向に変化するように構成されている。
また、ガルバノミラーが揺動されることにより、レーザ光が対物レンズの瞳中心からずれて、レンズ枠等によって蹴られ、光量不足による表示ムラが発生することを防止するために、ガルバノミラーの揺動に同期してガルバノミラーを光軸方向に平行移動させるスキャナ装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
そして、ガルバノミラーに入射される光が平面波である場合には、特許文献２に開示されているスキャナ装置により、対物レンズの瞳中心にレーザ光を入射させ続けることができ、そのときの集光性能を維持することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１６５２１２号公報
【特許文献２】特開平１０−６８９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、対物レンズの入射瞳位置に入射される光が平面波ではなく、特許文献１に開示されているように波面変調された光である場合には、特許文献２に開示されている方法では、ガルバノミラーを平行移動させることによってレーザ光の光路長が変動するため、対物レンズの瞳位置と光学的に共役な位置が変動し、レーザ光の集光性能が変化してしまうという問題がある。この問題は、対物レンズの入射瞳位置に入射される光が平面波である場合にも厳密には生じ得るが、波面変調された光の場合には集光性能を劣化させる影響が比較的大きい。
【０００６】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、光源から導かれてきた照明光の標本への集光性能を変化させることなく、標本上において照明光を２次元的に走査することができる顕微鏡装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、光源からの照明光の波面を変調する空間光変調素子と、非平行な２つの軸線回りにそれぞれ揺動する２枚のミラーを有し、前記空間光変調素子により波面が変調された照明光を２次元的に走査するスキャナと、前記スキャナにおける像を対物光学系の瞳位置にリレーするリレー光学系と、前記ミラーの揺動に応じて、前記空間光変調素子から前記対物光学系までの間において、前記照明光の光線を光軸と交差する方向に移動させる光線シフト機構とを備え、該光線シフト機構は、前記光線を固定して前記ミラーを揺動させたと仮定した場合における前記リレー光学系により前記対物光学系の瞳位置にリレーされる像の移動方向とは逆方向に、前記ミラーを停止させた状態を仮定した場合における前記対物光学系の瞳位置の像が移動するように前記光線を移動させる顕微鏡装置を提供する。
【０００８】
本発明によれば、空間光変調素子によって波面が変調された照明光がスキャナに導かれ、スキャナから出射された照明光がリレー光学系を介して対物光学系に導かれ、対物光学系によって標本上に集光される。このとき、スキャナを構成する２枚のミラーは、平行でない２つの軸線回りにそれぞれ揺動させられるので、照明光は標本上において２次元的に走査される。
【０００９】
この場合において、スキャナに形成された像が固定されていると、スキャナを構成する２枚のミラーの内、対物光学系の瞳位置と光学的に共役な位置に配置されていないミラーが揺動させられることにより、対物光学系の瞳位置にリレーされる像が光軸に交差する方向に移動させられる。本発明によれば、対物光学系の瞳位置にリレーされる像の移動を相殺する方向に、光線シフト機構が対物光学系に入射される光線を移動させることにより、対物光学系の瞳位置において像の位置を静止させることができる。
【００１０】
この場合に、光路長の変動を伴わないので、スキャナから対物光学系の瞳位置までのリレー関係が変化しない。したがって、リレーする照明光の波面が平面波とは限らない場合においても、空間光変調素子で変調することによりスキャナの位置において実現された波面を対物光学系の瞳位置に正確にリレーし、集光性能の低下を防止することができる。
【００１１】
上記発明においては、前記光線シフト機構が、前記リレー光学系を構成する光学素子の内少なくとも１つを、前記光軸と交差する方向に移動させてもよい。
このようにすることで、光学素子を移動させるだけでよいので、光線シフト機構の構成を簡便にすることができる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記リレー光学系が、前記２枚のミラーの間における像を前記瞳位置にリレーしてもよい。
このようにすることで、光線シフト機構による光線の移動量を小さく抑えることができる。
【００１３】
また、上記発明においては、前記光線シフト機構が、前記リレー光学系を構成する光学素子の内少なくとも１つを、前記光軸に交差する揺動軸線回りに揺動させてもよい。
このようにすることで、光学素子を揺動させるだけで、光線の光軸に対する光学素子の傾斜角度に応じて光線を光軸に交差する方向に移動させることができる。
【００１４】
また、上記発明においては、前記リレー光学系が、一方の前記ミラーの揺動軸線上の像を前記瞳位置にリレーしてもよい。
このようにすることで、ミラーの揺動方向に合わせて１軸方向に光線を移動させるだけでよいので、光線シフト機構の構成を簡便にすることができる。
【００１５】
また、上記発明においては、前記リレー光学系が、前記２枚のミラーの内、より高速に揺動させられるミラーの揺動軸線上の像を前記瞳位置にリレーしてもよい。
このようにすることで、光線シフト機構による光線の移動を低速側のミラーの揺動速度に合わせて行うことができ、より容易に、対物光学系の瞳位置に形成される像を静止させることができる。
【００１６】
また、上記発明においては、前記空間光変調素子上の像を前記スキャナにリレーするもう１つのリレー光学系を備えていてもよい。この場合には、前記光線シフト機構が、前記もう１つのリレー光学系を構成する光学素子の内少なくとも１つを、前記光軸に交差する方向に移動させ、または、前記光軸に交差する揺動軸線回りに揺動させてもよい。
このようにすることで、平行光を形成している部分で光線を移動させて、光線の移動に伴って照明光に収差が発生することを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、光源から導かれてきた照明光の標本への集光性能を変化させることなく、標本上において照明光を２次元的に走査することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る顕微鏡装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の顕微鏡装置のスキャナを示し、対物光学系の瞳位置と光学的に共役な位置が高速側のミラーと低速側のミラーとの中間位置に配置されている例を示す斜視図である。
【図３】リレー光学系を構成するレンズの動作を説明する図である。
【図４】図２の場合において、図１の顕微鏡装置の対物光学系の入射瞳位置における像の移動を説明する図である。
【図５】図２の変形例であって、図１の顕微鏡装置のスキャナを示し、対物光学系の瞳位置と光学的に共役な位置が高速側のミラーの揺動軸線上に配置されている例を示す斜視図である。
【図６】図５の場合において、図１の顕微鏡装置の対物光学系の入射瞳位置における像の移動を説明する図である。
【図７】図３の変形例であって、リレー光学系を構成するレンズを揺動させる場合のレンズの動作を説明する図である。
【図８】光線シフト機構の変形例であって、平行平板によってレーザ光を移動させる場合の平行平板の動作を説明する図である。
【図９】光線シフト機構のもう１つの変形例であって、ミラーによってレーザ光を移動させる場合のミラーの動作を説明する図である。
【図１０】図１の顕微鏡装置の変形例であって、空間光変調素子とスキャナとの間にもう１つのリレー光学系を備え、空間光変調素子として反射型を用いた場合の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の一実施形態に係る顕微鏡装置１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る顕微鏡装置１は、図１に示されるように、レーザ光（照明光）Ｌを発生する光源２と、光源２から発せられたレーザ光Ｌの波面を略平面波に変換するコリメータレンズ３と、略平面波に変換されたレーザ光Ｌの波面を変調する空間光変調素子４と、該空間光変調素子４によって波面が変調されたレーザ光Ｌを２次元的に走査するスキャナ５と、該スキャナ５により走査されたレーザ光Ｌをリレーするリレー光学系６と、該リレー光学系６によってリレーされたレーザ光Ｌを集光する対物光学系７と、空間光変調素子４、スキャナ５およびリレー光学系６を構成する少なくとも１つのレンズ６ａ（光線シフト機構）を制御する制御部（光線シフト機構）８と、対物光学系７により集光された標本Ａからの蛍光を検出する光検出器９とを備えている。図中、符号１０は、スライドガラス上に載置された標本Ａを搭載するステージである。
【００２０】
空間光変調素子４は、例えば、液晶のセルが平面状に配列された液晶素子を用いた透過型であり、各セルに印加される電圧に従って各セルの屈折率が変化するようになっている。空間光変調素子４は、コリメータレンズ３によって略平面波に変換されたレーザ光Ｌを透過させる際に、各セルの屈折率に従ってレーザ光の波面の各位置における位相をずらすことにより、レーザ光Ｌの波面を変調する。空間光変調素子４を透過したレーザ光Ｌはスキャナ５に入射される。
【００２１】
ここで、空間光変調素子４は、スキャナ５が備える一対のミラー５ａ，５ｂ（後述）の中間位置においてレーザ光Ｌが所望の波面形状を有するように、レーザ光Ｌに波面を付与する。すなわち、空間光変調素子４は、所望の波面形状に、空間光変調素子４からミラー５ａ，５ｂの中間位置までの光路で生じる波面形状の変化分を相殺する波面形状を加算した波面形状をレーザ光Ｌに付与する。
【００２２】
スキャナ５は、図２に示されるように、捻れの位置に配置される２つの揺動軸線Ｓ１，Ｓ２回りにそれぞれ揺動可能に設けられた２つのミラー５ａ，５ｂを備えている。一方の揺動軸線Ｓ１は、他方の揺動軸線Ｓ２に直交する平面内に配置されている。これにより、上記平面に沿う一方向から見ると、図１に示されるように、２つの揺動軸線Ｓ１，Ｓ２は相互に直交して配置されている。ここで、ミラー５ａ，５ｂの中間位置は、対物光学系７の入射瞳位置とは光学的に共役な位置関係に配置されている。図２におけるハッチングは、ミラー５ａ，５ｂの中間位置が対物光学系７の入射瞳位置と光学的に共役な位置に配置されていることを示している。
【００２３】
一方のミラー５ａの揺動速度は、他方のミラー５ｂの揺動速度に対して十分に速く設定されている。高速側のミラー５ａはレーザ光Ｌの標本Ａ上における走査のために使用され、低速側のミラー５ｂはレーザ光Ｌの標本Ａ上における走査位置を送るために使用される。図中、符号５ｃ，５ｄは各ミラー５ａ，５ｂを揺動動作させるためのモータ、符号１１はミラーである。
【００２４】
リレー光学系６は、複数（図示する例では２つ）のレンズ６ａ，６ｂにより構成されている。リレー光学系６は、ミラー５ａ，５ｂの中間位置に形成された像を対物光学系７の入射瞳位置（瞳位置）にリレーするように構成されている。図３に示されるように、複数のレンズ６ａ，６ｂの内少なくとも１つのレンズ（図示する例では光源２側に配置された６ａ）は、レーザ光Ｌの光軸に直交する平面内において、互いに直交する２軸方向に平行移動可能に設けられている。レンズ６ａの移動によって、レーザ光（光線）Ｌは光軸に交差する方向に移動させられる。
【００２５】
図１において、符号１２はレーザ光Ｌを反射し蛍光を透過するダイクロイックミラー、符号１３は集光レンズである。ダイクロイックミラー１２を透過した蛍光は集光レンズ１３によって集光され、光検出器９によって検出されるようになっている。光検出器９によって検出された蛍光の強度と、その検出時のスキャナ５によるレーザ光Ｌの走査位置情報とを対応づけて記憶しておくことにより、２次元的な蛍光画像を取得することができるようになっている。
【００２６】
制御部８は、空間光変調素子４の各セルの屈折率が予め設定された屈折率となるように、空間光変調素子４に対して各セルに電圧を印加させる電圧印加指令信号を出力するようになっている。空間光変調素子４の各セルの屈折率は、入射された平面波の波面を変調して対物光学系７の焦点位置において１点に集光させることができるような屈折率であり、各種光学系の収差や標本Ａにおける屈折率分布等を考慮して、予め算出あるいは測定しておくことができる。
【００２７】
また、制御部８は、スキャナ５の各ミラー５ａ，５ｂを揺動させるモータ５ｃ，５ｄに対して、揺動角度を指令する角度指令信号を出力する。そして、制御部８は、この角度指令信号に同期して、リレー光学系６を構成するレンズ６ａを、光軸に垂直な２軸方向に平行移動させる移動指令信号を出力するようになっている。
【００２８】
具体的には、図４に示されるように、高速側のミラー５ａを固定した状態で低速側のミラー５ｂを揺動させたと仮定したときの、対物光学系７の入射瞳位置におけるレーザ光Ｌの像Ｂの移動方向とは逆方向に、低速側のミラー５ｂを固定したと仮定した状態でレーザ光Ｌの像Ｂを移動させるように、低速側のミラー５ｂの揺動に応じてレンズ６ａを矢印Ｃの方向に平行移動させる。また、高速側のミラー５ａの揺動についても、低速側のミラー５ｂの揺動と同様にして、高速側のミラー５ａの揺動に応じた像Ｂの移動方向とは逆方向に、矢印Ｃの方向と直交する矢印Ｄの方向にレンズ６ａを平行移動させる。
【００２９】
このように構成された本実施形態に係る顕微鏡装置１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る顕微鏡装置１を用いて標本Ａの蛍光観察を行うには、制御部８から空間光変調素子４に対して各セルへの電圧の印加を指令する電圧印加指令信号を出力した状態で、光源２において発生させたレーザ光Ｌをコリメータレンズ３を介して略平面波として、空間光変調素子４に入射させる。
【００３０】
空間光変調素子４を透過したレーザ光Ｌは直進してスキャナ５に入射される。スキャナ５においては、高速側のミラー５ａが揺動させられることにより、入射されたレーザ光Ｌが走査方向に揺動させられ、低速側のミラー５ｂが揺動させられることにより、入射されたレーザ光Ｌが送り方向に揺動させられる。これにより、レーザ光Ｌが２次元的に走査される。
【００３１】
スキャナ５により走査されたレーザ光Ｌは、リレー光学系６に入射される。リレー光学系６は、２つのミラー５ａ，５ｂの中間位置に形成されたレーザ光Ｌの像を、これと光学的に共役な位置に配置されている対物光学系７の入射瞳位置にリレーする。
【００３２】
この場合において、仮に、レンズ６ａを固定したままの状態でスキャナ５を作動させると、各ミラー５ａ，５ｂの揺動に従って、対物光学系７の入射瞳位置にリレーされたレーザ光Ｌの像が光軸に交差する２軸方向に直線的に移動する。このスキャナ５の揺動による移動方向をＰ方向、移動量をΔＰとする。一方、各ミラー５ａ，５ｂを停止させた状態でレンズ６ａを移動させることとしても、対物光学系７の入射瞳位置にリレーされるレーザ光の像が光軸に交差する方向に移動する。この移動方向をＱ方向、移動量をΔＱとする。
【００３３】
本実施形態においては、制御部８が、Ｐ方向とＱ方向とが逆方向となり、かつ、ΔＰ＝ΔＱとなるように、レンズ６ａを移動させてレーザ光Ｌの位置をシフトさせる。したがって、ミラー５ａ，５ｂの揺動に拘わらず、対物光学系７の入射瞳位置にリレーされるレーザ光Ｌの像を静止させた状態に維持することができる。入射瞳位置に入射するレーザ光Ｌは光軸に交差する方向に変動しないので、入射瞳全体にわたるようにレーザ光Ｌを入射させることができ、最大限に明るい照明を行うことができる。
【００３４】
また、この場合において、スキャナ５のミラー５ａ，５ｂの揺動によっても、対物光学系７の入射瞳位置における像が移動しないようにするために、リレー光学系６を構成するレンズ６ａをレーザ光Ｌの光軸に交差する方向に移動させるので、ミラー５ａ，５ｂの中間位置から対物光学系７の入射瞳位置までの光路長が変化せず、ミラー５ａ，５ｂの中間位置から対物光学系７の入射瞳位置までのリレー関係を変化させずに済むという利点がある。したがって、リレーするレーザ光Ｌの波面が平面波とは限らない場合においても、空間光変調素子４によってレーザ光Ｌに付与した所望の形状の波面を対物光学系７の入射瞳位置に正確にリレーし、集光性能の低下を防止することができる。
【００３５】
これにより、各種光学系の収差や、標本Ａ内の屈折率分布等によって発生する収差が補償され、対物光学系７によって標本Ａ内の所望の１点にレーザ光Ｌを精度良く集光させることができるという利点がある。光源２から発生されるレーザ光Ｌを極短パルスレーザ光Ｌとすれば、対物光学系７の焦点位置のみにおいて多光子励起効果によって蛍光を発生させ、鮮明な蛍光画像を取得することが可能となる。
【００３６】
さらに、対物光学系７の入射瞳位置と光学的に共役な位置を２つのミラー５ａ，５ｂの中間位置に配置することで、各ミラー５ａ，５ｂの揺動に起因する入射瞳位置における像の各移動量ΔＰ，ΔＱは、対物光学系７の入射瞳位置と光学的に共役な位置が２つのミラー５ａ，５ｂの一方に配置された場合に比べて半分となり、最小化される。これにより、ミラー５ａ，５ｂの揺動に対してレンズ６ａの移動を十分に追従させ、入射瞳位置において像の位置を十分に静止させることができる。
【００３７】
なお、本実施形態においては、対物光学系７の入射瞳位置と光学的に共役な位置を、一対のミラー５ａ，５ｂの中間位置に配置することとしたが、これに代えて、一方のミラー５ａ，５ｂの揺動軸線Ｓ１，Ｓ２上に配置してもよい。この場合、図５に示されるように、高速側のミラー５ａの揺動軸線Ｓ１上に、対物光学系７の入射瞳位置と光学的に共役な位置を配置することが好ましい。図５におけるハッチングは、高速側のミラー５ａが対物光学系７の入射瞳位置と光学的に共役な位置に配置されていることを示している。
【００３８】
このように、スキャナ５を構成する高速側のミラー５ａの揺動軸線Ｓ１上を、空間光変調素子４の表面および対物光学系７の入射瞳位置と光学的に共役な位置に設定したので、図６に示されるように、対物光学系７の入射瞳位置において、レーザ光Ｌの像は低速側のミラー５ｂの揺動に従って矢印Ｃの方向の１軸方向にのみ移動する。すなわち、高速側のミラー５ａの揺動に応じたレンズ６ａの移動を行わずに済む。
【００３９】
したがって、レンズ６ａは、高速側のミラー５ａと比較して十分に速度の遅い低速側のミラー５ｂの揺動に応じて平行移動させれば足り、応答性は低くてよい。すなわち、ミラー５ａ，５ｂの揺動による対物光学系７の入射瞳位置に入射されるレーザ光Ｌの像の変位をより確実に防止することができる。
【００４０】
また、本実施形態においては、光線シフト機構として、リレー光学系６を構成するレンズ６ａを移動させる構成を採用したが、光線シフト機構の構成はこれに限定されるものではなく、対物光学系７の入射瞳位置に入射するレーザ光Ｌを光軸に交差する方向に移動できる方法であれば他の構成を採用してもよい。光軸シフト機構の他の構成の例を図７から図９に示す。
【００４１】
図７は、レンズ６ａを、レーザ光Ｌの光軸に垂直に交差し、互いに直交する２つの揺動軸線Ｓ３，Ｓ４回りに揺動させてレーザ光Ｌの光軸に対して傾斜させることにより、レーザ光Ｌを移動させる構成の一例である。
図８は、空間光変調素子４から対物光学系７までの光路上に配置した平行平板１４を、レーザ光Ｌの光軸に垂直に交差し、互いに直交する揺動軸線Ｓ３，Ｓ４回りに揺動させてレーザ光Ｌの光軸に対して傾斜させることにより、レーザ光Ｌを移動させる構成の一例である。平行平板１４は、入射されたレーザ光Ｌを屈折させる屈折率を有するものであればよい。
【００４２】
図９は、空間光変調素子４から対物光学系７まで光路上に配置したミラー１５を平行移動させることによりレーザ光Ｌを移動させる構成の一例である。
平行平板１４およびミラー１５が配置される位置は、空間光変調素子４から対物光学系７までの光路上であれば特に制限はされない。
【００４３】
このように、空間光変調素子４から対物光学系７までの光路上において光学素子を光軸に対して傾斜させたりレンズ６ａ以外の光学素子を移動させたりすることによっても、対物光学系７の入射瞳位置において像の位置が静止するように、レーザ光Ｌを移動させることができる。
【００４４】
また、本実施形態においては、空間光変調素子４が、ミラー５ａ，５ｂの中間位置において所望の波面形状が実現されるように、レーザ光Ｌの波面を変調することとしたが、これに代えて、図１０に示されるように、空間光変調素子４とスキャナ５との間にもう１つのリレー光学系１７を配置し、空間光変調素子４の表面において所望の波面形状をレーザ光Ｌに付与してもよい。もう１つのリレー光学系１７は、複数のレンズ（図示する例では２つのレンズ１７ａ，１７ｂ）からなり、空間光変調素子４の表面に形成された像をミラー５ａ，５ｂの中間位置にリレーするように構成されている。すなわち、空間光変調素子４の表面と対物光学系７の入射瞳位置とが光学的に共役な位置に配置される。
【００４５】
なお、図１０には、空間光変調素子４として、透過型に代えて反射型を用いた構成の一例を示している。反射型の空間光変調素子４としては、例えば、その表面形状を変化させるセグメントタイプのＭＥＭＳミラーを用いることができる。プリズム１６により反射されたレーザ光Ｌは、空間光変調素子４の表面において反射される際に、その表面形状に従う形態に波面が変調されてプリズム１６に戻される。
【００４６】
この構成においては、光線シフト機構は、もう１つのリレー光学系１７を構成するレンズ１７ａ，１７ｂのうち少なくとも１つ（図示する例では１７ａのみ）を移動させることが好ましい。もう１つのリレー光学系１７においてはレーザ光Ｌが平行光に形成されているので、レーザ光Ｌを光軸に交差する方向に移動させることによって像に各種の収差が発生することを防ぐことができる。
【符号の説明】
【００４７】
１ 顕微鏡装置
２ 光源
３ コリメータレンズ
４ 空間光変調素子
５ スキャナ
５ａ，５ｂ ミラー
５ｃ，５ｄ モータ
６，１７ リレー光学系
６ａ，１７ａ レンズ（光線シフト機構）
６ｂ，１７ｂ レンズ
７ 対物光学系
８ 制御部（光軸シフト機構）
９ 光検出器
１０ ステージ
１１ ミラー
１２ ダイクロイックミラー
１３ 集光レンズ
１４ 平行平板（光線シフト機構）
１５ ミラー（光線シフト機構）
１６ プリズム
Ａ 標本
Ｂ 像
Ｌ レーザ光（光線）
Ｓ１，Ｓ２ 揺動軸線（軸線）
Ｓ３，Ｓ４ 揺動軸線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの照明光の波面を変調する空間光変調素子と、
非平行な２つの軸線回りにそれぞれ揺動する２枚のミラーを有し、前記空間光変調素子により波面が変調された照明光を２次元的に走査するスキャナと、
前記スキャナにおける像を対物光学系の瞳位置にリレーするリレー光学系と、
前記ミラーの揺動に応じて、前記空間光変調素子から前記対物光学系までの間において、前記照明光の光線を光軸と交差する方向に移動させる光線シフト機構とを備え、
該光線シフト機構は、前記光線を固定して前記ミラーを揺動させたと仮定した場合における前記リレー光学系により前記対物光学系の瞳位置にリレーされる像の移動方向とは逆方向に、前記ミラーを停止させた状態を仮定した場合における前記対物光学系の瞳位置の像が移動するように前記光線を移動させる顕微鏡装置。
【請求項２】
前記光線シフト機構が、前記リレー光学系を構成する光学素子の内少なくとも１つを、前記光軸と交差する方向に移動させる請求項１に記載の顕微鏡装置。
【請求項３】
前記リレー光学系が、前記２枚のミラーの間における像を前記瞳位置にリレーする請求項１に記載の顕微鏡装置。
【請求項４】
前記光線シフト機構が、前記リレー光学系を構成する光学素子の内少なくとも１つを、前記光軸に交差する揺動軸線回りに揺動させる請求項１に記載の顕微鏡装置。
【請求項５】
前記リレー光学系が、一方の前記ミラーの揺動軸線上の像を前記瞳位置にリレーする請求項１に記載の顕微鏡装置。
【請求項６】
前記リレー光学系が、前記２枚のミラーの内、より高速に揺動させられるミラーの揺動軸線上の像を前記瞳位置にリレーする請求項５に記載の顕微鏡装置。
【請求項７】
前記空間光変調素子上の像を前記スキャナにリレーするもう１つのリレー光学系を備える請求項１から請求項６のいずれかに記載の顕微鏡装置。
【請求項８】
前記空間光変調素子上の像を前記スキャナにリレーするもう１つのリレー光学系を備え、
前記光線シフト機構が、前記もう１つのリレー光学系を構成する光学素子の内少なくとも１つを、前記光軸に交差する方向に移動させる請求項１に記載の顕微鏡装置。
【請求項９】
前記空間光変調素子上の像を前記スキャナにリレーするもう１つのリレー光学系を備え、
前記光線シフト機構が、前記もう１つのリレー光学系を構成する光学素子の内少なくとも１つを、前記光軸に交差する揺動軸線回りに揺動させる請求項１に記載の顕微鏡装置。
【請求項１】
光源からの照明光の波面を変調する空間光変調素子と、
非平行な２つの軸線回りにそれぞれ揺動する２枚のミラーを有し、前記空間光変調素子により波面が変調された照明光を２次元的に走査するスキャナと、
前記スキャナにおける像を対物光学系の瞳位置にリレーするリレー光学系と、
前記ミラーの揺動に応じて、前記空間光変調素子から前記対物光学系までの間において、前記照明光の光線を光軸と交差する方向に移動させる光線シフト機構とを備え、
該光線シフト機構は、前記光線を固定して前記ミラーを揺動させたと仮定した場合における前記リレー光学系により前記対物光学系の瞳位置にリレーされる像の移動方向とは逆方向に、前記ミラーを停止させた状態を仮定した場合における前記対物光学系の瞳位置の像が移動するように前記光線を移動させる顕微鏡装置。
【請求項２】
前記光線シフト機構が、前記リレー光学系を構成する光学素子の内少なくとも１つを、前記光軸と交差する方向に移動させる請求項１に記載の顕微鏡装置。
【請求項３】
前記リレー光学系が、前記２枚のミラーの間における像を前記瞳位置にリレーする請求項１に記載の顕微鏡装置。
【請求項４】
前記光線シフト機構が、前記リレー光学系を構成する光学素子の内少なくとも１つを、前記光軸に交差する揺動軸線回りに揺動させる請求項１に記載の顕微鏡装置。
【請求項５】
前記リレー光学系が、一方の前記ミラーの揺動軸線上の像を前記瞳位置にリレーする請求項１に記載の顕微鏡装置。
【請求項６】
前記リレー光学系が、前記２枚のミラーの内、より高速に揺動させられるミラーの揺動軸線上の像を前記瞳位置にリレーする請求項５に記載の顕微鏡装置。
【請求項７】
前記空間光変調素子上の像を前記スキャナにリレーするもう１つのリレー光学系を備える請求項１から請求項６のいずれかに記載の顕微鏡装置。
【請求項８】
前記空間光変調素子上の像を前記スキャナにリレーするもう１つのリレー光学系を備え、
前記光線シフト機構が、前記もう１つのリレー光学系を構成する光学素子の内少なくとも１つを、前記光軸に交差する方向に移動させる請求項１に記載の顕微鏡装置。
【請求項９】
前記空間光変調素子上の像を前記スキャナにリレーするもう１つのリレー光学系を備え、
前記光線シフト機構が、前記もう１つのリレー光学系を構成する光学素子の内少なくとも１つを、前記光軸に交差する揺動軸線回りに揺動させる請求項１に記載の顕微鏡装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１０８３７２（Ｐ２０１２−１０８３７２Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５８０３５（Ｐ２０１０−２５８０３５）
【出願日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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