特許 6205140 走査型レーザ顕微鏡装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6205140

(24)【登録日】2017年9月8日

(45)【発行日】2017年9月27日

(54)【発明の名称】走査型レーザ顕微鏡装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 21/06 20060101AFI20170914BHJP

   G02B 21/36 20060101ALI20170914BHJP

   G01N 21/64 20060101ALI20170914BHJP

【ＦＩ】

   G02B21/06

   G02B21/36

   G01N21/64 E

   G01N21/64 F

【請求項の数】20

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2013-40684(P2013-40684)

(22)【出願日】2013年3月1日

(65)【公開番号】特開2014-170045(P2014-170045A)

(43)【公開日】2014年9月18日

【審査請求日】2016年2月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000376

【氏名又は名称】オリンパス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118913

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 邦生

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(72)【発明者】

【氏名】北川 久雄

【審査官】 越河 勉

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−００５９２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２１８３５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１３３３６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２１２６２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１２２２９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１６８７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０９０６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５２２６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１６２７５４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０１５２１３０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０５９３２８７１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０７２３９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００１／００３０３０３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１４９８５１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２００８−５４１１４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０３０３５８３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／００３６８２４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０００−０５６２４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０１７４５９３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００２−２０２４７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０１０９５２７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／００１７００１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０５５８７８３２（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１９６８７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１２８５９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５６１２８１８（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ２１／００

Ｇ０２Ｂ ２１／０６−２１／３６

Ｇ０１Ｎ ２１／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の揺動軸回りに揺動可能な走査部材を有し、光源から発せられた励起光を該走査部材により偏向して標本上で走査させる、走査速度を変更可能な走査部と、
該走査部により走査された励起光を標本に照射する一方、標本からの戻り光を集光する対物レンズと、
該対物レンズの焦点位置と共役な位置に配列されたＯＮ／ＯＦＦを個別に切り替え可能な複数の微小検出素子を有し、前記対物レンズによって集光され前記走査部によってデスキャンされた戻り光をＯＮ状態の前記微小検出素子により選択的に検出可能なアレイ型検出部と、
前記走査部の走査速度に基づいて、ＯＮする前記微小検出素子の領域を前記戻り光の遅延に起因する前記走査部によるデスキャンの位置ずれ方向にずらしおよび／または拡張する制御部とを備える走査型レーザ顕微鏡装置。

【請求項2】

所定の揺動軸回りに揺動可能な走査部材を有し、光源から発せられた励起光を該走査部材により偏向して標本上で走査させる走査部と、
該走査部により走査された励起光を標本に照射する一方、標本からの戻り光を集光する対物レンズと、
該対物レンズの焦点位置と共役な位置に配列されたＯＮ／ＯＦＦを個別に切り替え可能な複数の微小検出素子を有し、前記対物レンズによって集光され前記走査部によってデスキャンされた戻り光をＯＮ状態の前記微小検出素子により選択的に検出可能なアレイ型検出部と、
前記走査部の走査方向の変化に応じて、ＯＮする前記微小検出素子の領域を前記戻り光の遅延に起因する前記走査部によるデスキャンの位置ずれ方向にずらしおよび／または拡張する制御部とを備える走査型レーザ顕微鏡装置。

【請求項3】

前記制御部が、前記走査部の走査方向の変化に応じて、ＯＮする前記微小検出素子の領域を前記戻り光の遅延に起因する前記走査部によるデスキャンの位置ずれ方向にずらすとともに、前記走査部が前記走査部材の揺動動作の往復で励起光を走査させる場合に、該走査部材の揺動動作の行きと帰りとでＯＮする前記微小検出素子の領域をずらす方向を反転させる請求項２に記載の走査型レーザ顕微鏡装置。

【請求項4】

前記制御部が、さらに、前記走査部の走査方向の変化に応じて、ＯＮする前記微小検出素子の領域を前記戻り光の遅延に起因する前記走査部によるデスキャンの位置ずれ方向に拡張するとともに、前記走査部が前記走査部材の揺動動作の往復で励起光を走査させる場合に、該走査部材の揺動動作の行きと帰りとでＯＮする前記微小検出素子の領域を拡張する方向を反転させる請求項３に記載の走査型レーザ顕微鏡装置。

【請求項5】

前記制御部が、前記走査部の走査方向の変化に応じて、ＯＮする前記微小検出素子の領域を前記戻り光の遅延に起因する前記走査部によるデスキャンの位置ずれ方向に拡張するとともに、前記走査部が前記走査部材の揺動動作の往復で励起光を走査させる場合に、該走査部材の揺動動作の行きと帰りとでＯＮする前記微小検出素子の領域を拡張する方向を反転させる請求項２に記載の走査型レーザ顕微鏡装置。

【請求項6】

前記制御部が、前記走査部の走査速度に基づいて、ＯＮする前記微小検出素子の領域を前記戻り光の遅延に起因する前記走査部によるデスキャンの位置ずれ方向にずらす請求項１に記載の走査型レーザ顕微鏡装置。

【請求項7】

前記走査部が、正弦波駆動されて走査範囲の中央付近では走査速度が速く前記走査範囲の端付近では走査速度が遅くなるレゾナントスキャナであり、
前記制御部が、さらに前記走査部材の揺動角度に応じて変化する前記走査速度に基づいてＯＮする前記微小検出素子の領域をずらしおよび／または拡張する請求項１または請求項２に記載の走査型レーザ顕微鏡装置。

【請求項8】

パルスレーザ光を発振する光源を備え、
前記制御部が、さらに標本に付与する蛍光標識の特性に基づいてＯＮする前記微小検出素子の領域をずらしおよび／または拡張する請求項１または請求項２に記載の走査型レーザ顕微鏡装置。

【請求項9】

パルスレーザ光を発振する光源を備え、
前記走査部が、レゾナントスキャナであり、印加する共振周波数に応じて走査速度を変更可能な請求項１に記載の走査型レーザ顕微鏡装置。

【請求項10】

前記戻り光の共焦点位置および／または該共焦点位置での形状を検出する実測値検出部を備え、
前記制御部が、さらに、前記実測値検出部の検出結果に基づいて、ＯＮする前記微小検出素子の領域を前記戻り光の遅延に起因する前記走査部によるデスキャンの位置ずれ方向にずらしおよび／または拡張する請求項１または請求項２に記載の走査型レーザ顕微鏡装置。

【請求項11】

所定の揺動軸回りに揺動可能な走査部材を有し、光源から発せられた励起光を該走査部材により偏向して標本上で走査させる、走査速度を変更可能な走査部と、
該走査部により走査された励起光を標本に照射する一方、標本からの戻り光を集光する対物レンズと、
該対物レンズの焦点位置と共役な位置に配置され、該対物レンズによって集光され前記走査部によってデスキャンされた戻り光を検出する光検出部と、
前記対物レンズの焦点位置と共役な位置に配列されたＯＮ／ＯＦＦを個別に切り換え可能な複数の微小偏向素子を有し、ＯＮ状態の該微小偏向素子により戻り光を選択的に前記光検出部に向けて偏向可能な微小偏向素子アレイと、
前記走査部の走査速度に基づいて、ＯＮする前記微小偏向素子の領域を前記戻り光の遅延に起因する前記走査部によるデスキャンの位置ずれ方向にずらしおよび／または拡張する制御部とを備える走査型レーザ顕微鏡装置。

【請求項12】

所定の揺動軸回りに揺動可能な走査部材を有し、光源から発せられた励起光を該走査部材により偏向して標本上で走査させる走査部と、
該走査部により走査された励起光を標本に照射する一方、標本からの戻り光を集光する対物レンズと、
該対物レンズの焦点位置と共役な位置に配置され、該対物レンズによって集光され前記走査部によってデスキャンされた戻り光を検出する光検出部と、
前記対物レンズの焦点位置と共役な位置に配列されたＯＮ／ＯＦＦを個別に切り換え可能な複数の微小偏向素子を有し、ＯＮ状態の該微小偏向素子により戻り光を選択的に前記光検出部に向けて偏向可能な微小偏向素子アレイと、
前記走査部の走査方向の変化に応じて、ＯＮする前記微小偏向素子の領域を前記戻り光の遅延に起因する前記走査部によるデスキャンの位置ずれ方向にずらしおよび／または拡張する制御部とを備える走査型レーザ顕微鏡装置。

【請求項13】

前記制御部が、前記走査部の走査方向の変化に応じて、ＯＮする前記微小偏向素子の領域を前記戻り光の遅延に起因する前記走査部によるデスキャンの位置ずれ方向にずらすとともに、前記走査部が前記走査部材の揺動動作の往復で励起光を走査させる場合に、該走査部材の揺動動作の行きと帰りとでＯＮする前記微小偏向素子の領域をずらす方向を反転させる請求項１２に記載の走査型レーザ顕微鏡装置。

【請求項14】

前記制御部が、さらに、前記走査部の走査方向の変化に応じて、ＯＮする前記微小偏向素子の領域を前記戻り光の遅延に起因する前記走査部によるデスキャンの位置ずれ方向に拡張するとともに、前記走査部が前記走査部材の揺動動作の往復で励起光を走査させる場合に、該走査部材の揺動動作の行きと帰りとでＯＮする前記微小偏向素子の領域を拡張する方向を反転させる請求項１３に記載の走査型レーザ顕微鏡装置。

【請求項15】

前記制御部が、前記走査部の走査方向の変化に応じて、ＯＮする前記微小偏向素子の領域を前記戻り光の遅延に起因する前記走査部によるデスキャンの位置ずれ方向に拡張するとともに、前記走査部が前記走査部材の揺動動作の往復で励起光を走査させる場合に、該走査部材の揺動動作の行きと帰りとでＯＮする前記微小偏向素子の領域を拡張する方向を反転させる請求項１２に記載の走査型レーザ顕微鏡装置。

【請求項16】

前記制御部が、前記走査部の走査速度に基づいて、ＯＮする前記微小偏向素子の領域を前記戻り光の遅延に起因する前記走査部によるデスキャンの位置ずれ方向にずらす請求項１１に記載の走査型レーザ顕微鏡装置。

【請求項17】

前記走査部が、正弦波駆動されて走査範囲の中央付近では走査速度が速く前記走査範囲の端付近では走査速度が遅くなるレゾナントスキャナであり、
前記制御部が、さらに前記走査部材の揺動角度に応じて変化する前記走査速度に基づいてＯＮする前記微小偏向素子の領域をずらしおよび／または拡張する請求項１１に記載の走査型レーザ顕微鏡装置。

【請求項18】

パルスレーザ光を発振する光源を備え、
前記制御部が、さらに標本に付与する蛍光標識の特性に基づいてＯＮする前記微小偏向素子の領域をずらしおよび／または拡張する請求項１１または請求項１２に記載の走査型レーザ顕微鏡装置。

【請求項19】

パルスレーザ光を発振する光源を備え、
前記走査部が、レゾナントスキャナであり、印加する共振周波数に応じて走査速度を変更可能な請求項１１に記載の走査型レーザ顕微鏡装置。

【請求項20】

前記戻り光の共焦点位置および／または該共焦点位置での形状を検出する実測値検出部を備え、
前記制御部が、さらに、前記実測値検出部の検出結果に基づいて、ＯＮする前記微小偏向素子の領域を前記戻り光の遅延に起因する前記走査部によるデスキャンの位置ずれ方向にずらしおよび／または拡張する請求項１１または請求項１２に記載の走査型レーザ顕微鏡装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、走査型レーザ顕微鏡装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、走査型のコンフォーカル顕微鏡が知られている（特許文献１参照）。走査型のコンフォーカル顕微鏡においては、スキャナにより走査速度を速くした場合に、標本上で励起光が走査されてから標本において蛍光が発生するまでの蛍光遅延によって蛍光が戻ってくるまでにスキャナが動いてしまい、ピンホールを通過しなくなるという問題がある。これに対して、特許文献１に記載のコンフォーカル顕微鏡は、ピンホールの形状を励起光の走査方向に沿って拡張した細長形状にすることで、遅れのない蛍光と遅れのある蛍光（残光）の両方をピンホールを通過させることができるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平８−５９２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載のコンフォーカル顕微鏡は、ピンホールを拡張したことで励起光の漏れ光や標本からの反射光などの遅れのない光がピンホールを通過してしまい、画質が劣化するという問題がある。また、特許文献１に記載のコンフォーカル顕微鏡を用いて往復スキャンしようとすると、スキャナの揺動動作の行きと帰りで検出光のずれの方向が反転するため、ピンホールを走査方向の両方に拡張する必要がある。そのため、本来必要な大きさの２倍の大きさにピンホールを拡大することになり、共焦点効果や光セクショニング能力の劣化を招くという問題がある。

【0005】

本発明は、高速走査時の画像劣化を防止して良好な画像を取得可能な走査型レーザ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】

【0006】

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。
本発明の第１態様は、所定の揺動軸回りに揺動可能な走査部材を有し、光源から発せられた励起光を該走査部材により偏向して標本上で走査させる、走査速度を変更可能な走査部と、該走査部により走査された励起光を標本に照射する一方、標本からの戻り光を集光する対物レンズと、該対物レンズの焦点位置と共役な位置に配列されたＯＮ／ＯＦＦを個別に切り替え可能な複数の微小検出素子を有し、前記対物レンズによって集光され前記走査部によってデスキャンされた戻り光をＯＮ状態の前記微小検出素子により選択的に検出可能なアレイ型検出部と、前記走査部の走査速度に基づいて、ＯＮする前記微小検出素子の領域を前記戻り光の遅延に起因する前記走査部によるデスキャンの位置ずれ方向にずらしおよび／または拡張する制御部とを備える走査型レーザ顕微鏡装置である。
本発明の第２態様は、所定の揺動軸回りに揺動可能な走査部材を有し、光源から発せられた励起光を該走査部材により偏向して標本上で走査させる走査部と、該走査部により走査された励起光を標本に照射する一方、標本からの戻り光を集光する対物レンズと、該対物レンズの焦点位置と共役な位置に配列されたＯＮ／ＯＦＦを個別に切り替え可能な複数の微小検出素子を有し、前記対物レンズによって集光され前記走査部によってデスキャンされた戻り光をＯＮ状態の前記微小検出素子により選択的に検出可能なアレイ型検出部と、前記走査部の走査方向の変化に応じて、ＯＮする前記微小検出素子の領域を前記戻り光の遅延に起因する前記走査部によるデスキャンの位置ずれ方向にずらしおよび／または拡張する制御部とを備える走査型レーザ顕微鏡装置である。

【0007】

本発明によれば、光源から発せられた励起光が走査部により走査されて対物レンズにより標本に照射されると、標本において発生した蛍光や標本からの反射光のような戻り光が対物レンズにより集光され走査部によりデスキャンされてアレイ型検出部のＯＮ状態の微小検出素子により検出される。各微小検出素子は対物レンズの焦点位置と共役な位置に配列されているので、戻り光の集光位置に配置された微小検出素子のみをＯＮすることにより標本上の対物レンズの焦点位置からの光のみを精度よく検出することができる。

【0008】

この場合において、走査部による励起光の走査速度を速くすると、標本上で励起光が走査されてから標本において蛍光が発生するまでの蛍光遅延や励起光の光路に対する反射光の光路の光路長差の影響等により蛍光や反射光に遅れが生じる。そのため、戻り光が戻ってくるまでに走査部の走査部材が揺動してしまい、戻り光をデスキャンする位置がずれて戻り光の共焦点位置にずれが生じることがある。

【0009】

これに対して、制御部により、走査部の走査速度および／または走査方向に基づいて、ＯＮする微小検出素子の領域を戻り光の遅延に起因する走査部によるデスキャンの位置ずれ方向にずらしおよび／または拡張する制御を自由に行うことで、戻り光に遅れが生じても標本上の対物レンズの焦点位置からの光を精度よく検出することができる。これにより、高速走査時の画像劣化を防止し、良好な画像を取得することができる。

【0010】

上記第２態様においては、前記制御部が、前記走査部の走査方向の変化に応じて、ＯＮする前記微小検出素子の領域を前記戻り光の遅延に起因する前記走査部によるデスキャンの位置ずれ方向にずらすとともに、前記走査部が前記走査部材の揺動動作の往復で励起光を走査させる場合に、該走査部材の揺動動作の行きと帰りとでＯＮする前記微小検出素子の領域をずらす方向を反転させることとしてもよい。
このように構成することで、走査部材の揺動動作の往復で励起光を走査した標本からの戻り光を所定の共焦点効果を維持して検出し、縞ノイズが発生するのを防止することができる。
上記態様においては、前記制御部が、さらに、前記走査部の走査方向の変化に応じて、ＯＮする前記微小検出素子の領域を前記戻り光の遅延に起因する前記走査部によるデスキャンの位置ずれ方向に拡張するとともに、前記走査部が前記走査部材の揺動動作の往復で励起光を走査させる場合に、該走査部材の揺動動作の行きと帰りとでＯＮする前記微小検出素子の領域を拡張する方向を反転させることとしてもよい。
上記第２態様においては、前記制御部が、前記走査部の走査方向の変化に応じて、ＯＮする前記微小検出素子の領域を前記戻り光の遅延に起因する前記走査部によるデスキャンの位置ずれ方向に拡張するとともに、前記走査部が前記走査部材の揺動動作の往復で励起光を走査させる場合に、該走査部材の揺動動作の行きと帰りとでＯＮする前記微小検出素子の領域を拡張する方向を反転させることとしてもよい。
上記第１態様においては、前記走査部の走査速度に基づいて、ＯＮする前記微小検出素子の領域を前記戻り光の遅延に起因する前記走査部によるデスキャンの位置ずれ方向にずらすこととしてもよい。

【0011】

上記第１態様および第２態様においては、前記走査部が、正弦波駆動されて走査範囲の中央付近では走査速度が速く前記走査範囲の端付近では走査速度が遅くなるレゾナントスキャナであり、前記制御部が、さらに前記走査部材の揺動角度に応じて変化する前記走査速度に基づいてＯＮする前記微小検出素子の領域をずらしおよび／または拡張することとしてもよい。
レゾナントスキャナは、正弦波駆動であり、走査範囲の中央付近は走査速度が速く、一方、走査範囲の端付近は走査速度が遅くなる。したがって、このように構成することで、走査範囲の中央付近からの戻り光を検出する場合はＯＮする微小検出素子の領域をずらす量および／または拡張する量を大きくする一方、走査範囲の端付近からの戻り光を検出する場合はＯＮする微小検出素子の領域をずらす量および／または拡張する量を小さくすることにより、走査範囲の全域において良好な画像を得ることができる。

【0012】

上記第１態様および第２態様においては、パルスレーザ光を発振する光源を備え、前記制御部が、さらに標本に付与する蛍光標識の特性に基づいてＯＮする前記微小検出素子の領域をずらしおよび／または拡張することとしてもよい。
蛍光標識ごとに蛍光の遅延特性が異なる。したがって、このように構成することで、蛍光遅延が大きい蛍光標識からの蛍光を戻り光として検出する場合はＯＮする微小検出素子の領域をずらす量および／または拡張する量を大きくする一方、蛍光遅延が小さい蛍光標識からの蛍光を戻り光として検出する場合はＯＮする微小検出素子の領域をずらす量および／または拡張する量を小さくすることにより、使用する蛍光標識に応じて蛍光の遅延特性が変化しても良好な画像を取得し続けることができる。

【0013】

上記第１態様においては、パルスレーザ光を発振する光源を備え、前記走査部が、レゾナントスキャナであり、印加する共振周波数に応じて走査速度を変更可能としてもよい。
レゾナントスキャナは、印加する共振周波数が高いときは走査速度が速く、一方、印加する共振周波数が低いときは走査速度が遅くなる傾向がある。したがって、このように構成することで、走査部に印加する共振周波数が高いときはＯＮする前記微小検出素子の領域をずらす量および／または拡張する量を大きくし、走査部に印加する共振周波数が低いときはＯＮする前記微小検出素子の領域をずらす量および／または拡張する量を小さくすることにより、走査部に印加する共振周波数を変更しても良好な画像を得ることができる。

【0014】

上記第１態様および第２態様においては、前記戻り光の共焦点位置および／または該共焦点位置での形状を検出する実測値検出部を備え、前記制御部が、さらに、前記実測値検出部の検出結果に基づいて、ＯＮする前記微小検出素子の領域を前記戻り光の遅延に起因する前記走査部によるデスキャンの位置ずれ方向にずらしおよび／または拡張することとしてもよい。

【0015】

本発明によれば、実測値検出部により検出される戻り光の共焦点位置および／または共焦点位置での形状の実測値に基づいて制御部によりＯＮする微小検出素子の領域をずらしおよび／または拡張することで、戻り光に遅れが生じても標本上の対物レンズの焦点位置からの光をより精度よく検出することができる。
したがって、例えば、走査部としてレゾナントスキャナを採用した場合に印加する共振周波数が温度変化したり、標本に付与する蛍光標識ごとに蛍光の遅延特性が変化したりしても、常に良好な画像を取得することができる。

【0016】

本発明の第３態様は、所定の揺動軸回りに揺動可能な走査部材を有し、光源から発せられた励起光を該走査部材により偏向して標本上で走査させる、走査速度を変更可能な走査部と、該走査部により走査された励起光を標本に照射する一方、標本からの戻り光を集光する対物レンズと、該対物レンズの焦点位置と共役な位置に配置され、該対物レンズによって集光され前記走査部によってデスキャンされた戻り光を検出する光検出部と、前記対物レンズの焦点位置と共役な位置に配列されたＯＮ／ＯＦＦを個別に切り換え可能な複数の微小偏向素子を有し、ＯＮ状態の該微小偏向素子により戻り光を選択的に前記光検出部に向けて偏向可能な微小偏向素子アレイと、前記走査部の走査速度に基づいて、ＯＮする前記微小偏向素子の領域を前記戻り光の遅延に起因する前記走査部によるデスキャンの位置ずれ方向にずらしおよび／または拡張する制御部とを備える走査型レーザ顕微鏡装置である。
本発明の第４態様は、所定の揺動軸回りに揺動可能な走査部材を有し、光源から発せられた励起光を該走査部材により偏向して標本上で走査させる走査部と、該走査部により走査された励起光を標本に照射する一方、標本からの戻り光を集光する対物レンズと、該対物レンズの焦点位置と共役な位置に配置され、該対物レンズによって集光され前記走査部によってデスキャンされた戻り光を検出する光検出部と、前記対物レンズの焦点位置と共役な位置に配列されたＯＮ／ＯＦＦを個別に切り換え可能な複数の微小偏向素子を有し、ＯＮ状態の該微小偏向素子により戻り光を選択的に前記光検出部に向けて偏向可能な微小偏向素子アレイと、前記走査部の走査方向の変化に応じて、ＯＮする前記微小偏向素子の領域を前記戻り光の遅延に起因する前記走査部によるデスキャンの位置ずれ方向にずらしおよび／または拡張する制御部とを備える走査型レーザ顕微鏡装置である。

【0017】

本発明によれば、光源から発せられた励起光が走査部により走査されて対物レンズにより標本に照射されると、標本において発生した蛍光や標本からの反射光のような戻り光が対物レンズにより集光され走査部によりデスキャンされた後、微小偏向素子アレイのＯＮ状態の微小偏向素子により偏向されて光検出部により検出される。微小偏向素子および光検出部は対物レンズの焦点位置と共役な位置に配置されているので、戻り光の集光位置に配置された微小偏向素子のみをＯＮすることにより標本上の対物レンズの焦点位置からの光のみを光検出部に精度よく入射させて検出することができる。

【0018】

この場合において、制御部により、走査部の走査速度および／または走査方向に基づいて、ＯＮする微小偏向素子の領域を戻り光の遅延に起因する走査部によるデスキャンの位置ずれ方向にずらしおよび／または拡張することで、戻り光に遅れが生じても標本上の対物レンズの焦点位置からの戻り光のみを光検出部に精度よく入射させて検出することができる。これにより、高速走査時の画像劣化を防止し、良好な画像を取得することができる。

【0019】

上記第４態様においては、前記制御部が、前記走査部の走査方向の変化に応じて、ＯＮする前記微小偏向素子の領域を前記戻り光の遅延に起因する前記走査部によるデスキャンの位置ずれ方向にずらすとともに、前記走査部が前記走査部材の揺動動作の往復で励起光を走査させる場合に、該走査部材の揺動動作の行きと帰りとでＯＮする前記微小偏向素子の領域をずらす方向を反転させることとしてもよい。
このように構成することで、走査部材の揺動動作の往復で励起光を走査した標本からの戻り光を所定の共焦点効果を維持して光検出部に入射させて検出することができる。したがって、縞ノイズが発生するのを防止することができる。
上記態様においては、前記制御部が、さらに、前記走査部の走査方向の変化に応じて、ＯＮする前記微小偏向素子の領域を前記戻り光の遅延に起因する前記走査部によるデスキャンの位置ずれ方向に拡張するとともに、前記走査部が前記走査部材の揺動動作の往復で励起光を走査させる場合に、該走査部材の揺動動作の行きと帰りとでＯＮする前記微小偏向素子の領域を拡張する方向を反転させることとしてもよい。
上記第４態様においては、前記制御部が、前記走査部の走査方向の変化に応じて、ＯＮする前記微小偏向素子の領域を前記戻り光の遅延に起因する前記走査部によるデスキャンの位置ずれ方向に拡張するとともに、前記走査部が前記走査部材の揺動動作の往復で励起光を走査させる場合に、該走査部材の揺動動作の行きと帰りとでＯＮする前記微小偏向素子の領域を拡張する方向を反転させることとしてもよい。
上記第３態様においては、前記制御部が、前記走査部の走査速度に基づいて、ＯＮする前記微小偏向素子の領域を前記戻り光の遅延に起因する前記走査部によるデスキャンの位置ずれ方向にずらすこととしてもよい。

【0020】

上記第３態様および第４態様においては、前記走査部が、正弦波駆動されて走査範囲の中央付近では走査速度が速く前記走査範囲の端付近では走査速度が遅くなるレゾナントスキャナであり、前記制御部が、さらに前記走査部材の揺動角度に応じて変化する前記走査速度に基づいてＯＮする前記微小偏向素子の領域をずらしおよび／または拡張することとしてもよい。
このように構成することで、走査範囲の中央付近からの戻り光を検出する場合はＯＮする微小偏向素子の領域をずらす量および／または拡張する量を大きくする一方、走査範囲の端付近からの戻り光を検出する場合はＯＮする微小偏向素子の領域をずらす量および／または拡張する量を小さくすることにより、走査範囲の全域において良好な画像を得ることができる。

【0021】

上記第３態様および第４態様においては、パルスレーザ光を発振する光源を備え、前記制御部が、さらに標本に付与する蛍光標識の特性に基づいてＯＮする前記微小偏向素子の領域をずらしおよび／または拡張することとしてもよい。
このように構成することで、蛍光遅延が大きい蛍光標識からの蛍光を検出する場合はＯＮする微小偏向素子の領域をずらす量および／または拡張する量を大きくする一方、蛍光遅延が小さい蛍光標識からの蛍光を検出する場合はＯＮする微小偏向素子の領域をずらす量および／または拡張する量を小さくすることにより、使用する蛍光標識に応じて蛍光の遅延特性が変化しても良好な画像を取得し続けることができる。

【0022】

上記第３態様においては、パルスレーザ光を発振する光源を備え、前記走査部が、レゾナントスキャナであり、印加する共振周波数に応じて走査速度を変更可能としてもよい。
このように構成することで、走査部に印加する共振周波数が高いときはＯＮする微小偏向素子の領域をずらす量および／または拡張する量を大きくする一方、走査部に印加する共振周波数が低いときはＯＮする微小偏向素子の領域をずらす量および／または拡張する量を小さくすることにより、走査部に印加する共振周波数を変更しても良好な画像を得ることができる。

【0023】

上記第３態様および第４態様においては、前記戻り光の共焦点位置および／または該共焦点位置での形状を検出する実測値検出部を備え、前記制御部が、さらに、前記実測値検出部の検出結果に基づいて、ＯＮする前記微小偏向素子の領域を前記戻り光の遅延に起因する前記走査部によるデスキャンの位置ずれ方向にずらしおよび／または拡張することとしてもよい。

【0024】

本発明によれば、実測値検出部により検出される戻り光の共焦点位置および／または共焦点位置での形状の実測値に基づいて制御部によりＯＮする微小偏向素子の領域をずらしおよび／または拡張することで、戻り光に遅れが生じても標本上の対物レンズの焦点位置からの光を光検出部に精度よく入射させて検出することができる。これにより、常に良好な画像を取得することができる。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、高速走査時の画像劣化を防止して良好な画像を取得可能に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】

【0026】

【図1】本発明の第１実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡装置を示す概略構成図である。

【図2】図１のアレイ型検出部の拡大図である。

【図3】（ａ）は検出領域をずらした状態を示し、（ｂ）は検出領域を拡張した状態を示し、（ｃ）は検出領域をずらすとともに拡張した状態を示す図である。

【図4】（ａ）はＸＹガルバノミラーの揺動動作の行きの走査において検出領域をずらした状態を示し、（ｂ）はＸＹガルバノミラーの揺動動作の帰りの走査において検出領域を反対方向にずらした状態を示す図である。

【図5】（ａ）はＸＹガルバノミラーの揺動動作の行きの走査において検出領域を拡張した状態を示し、（ｂ）はＸＹガルバノミラーの揺動動作の帰りの走査において検出領域を反対方向に拡張した状態を示す図である。

【図6】（ａ）はＸＹガルバノミラーの揺動動作の行きの走査において検出領域をずらすとともに拡張した状態を示し、（ｂ）はＸＹガルバノミラーの揺動動作の帰りの走査において検出領域を反対方向にずらすとともに拡張した状態を示す図である。

【図7】（ａ）は本発明の第１実施形態の第１変形例に係る走査型レーザ顕微鏡装置により、走査範囲の中央付近からの蛍光を検出する場合に検出領域をずらす量および拡張する量を大きくした状態を示し、（ｂ）は同じく走査範囲の端付近からの蛍光を検出する場合に検出領域をずらす量および拡張する量を小さくした状態を示し示す図である。

【図8】（ａ）はＸＹガルバノミラーの揺動動作の行きの走査において走査範囲の左端付近からの蛍光を検出する場合の検出領域を示し、（ｂ）は同じく揺動動作の行きの走査において走査範囲の左端付近からの蛍光を検出する場合の検出領域を示し、（ｃ）は同じく揺動動作の行きの走査において走査範囲の左端付近からの蛍光を検出する場合の検出領域を示し、（ｄ）はＸＹガルバノミラーの揺動動作の帰りの走査において走査範囲の左端付近からの蛍光を検出する場合の検出領域を示し、（ｅ）は揺動動作の帰りの走査において走査範囲の左端付近からの蛍光を検出する場合の検出領域を示し、（ｆ）は揺動動作の帰りの走査において走査範囲の左端付近からの蛍光を検出する場合の検出領域を示す図である。

【図9】本発明の第１実施形態の第２変形例に係る走査型レーザ顕微鏡装置において、標本において発生した蛍光の強度と発生してからの時間との関係を示すグラフである。

【図10】本発明の第１実施形態の第３変形例に係る走査型レーザ顕微鏡装置において、標本において発生した蛍光の強度とレゾナントスキャナによるデスキャンの位置ずれ量との関係を示すグラフである。

【図11】本発明の第１実施形態の第４変形例に係る走査型レーザ顕微鏡装置において、実測値検出部とアレイ型検出部とを置き換え可能に配置した構成を示す図である。

【図12】図１１の走査型レーザ顕微鏡装置において、実測値検出部とアレイ型検出部とを置き換えずに光路切替ミラーにより両者に光を入射可能に配置した構成を示す図である。

【図13】本発明の第２実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡装置を示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡について図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡１００は、図１に示すように、レーザ光（励起光）を発生するレーザユニット１０と、レーザユニット１０から発せられたレーザ光を導光するシングルモードファイバ１１と、導光されたレーザ光を平行光に整形するコリメートレンズ１３と、整形されたレーザ光を反射可能な３つの励起ダイクロイックミラー１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃと、励起ダイクロイックミラー１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃのいずれかにより反射されたレーザ光を標本Ｓ上で２次元的に走査させるガルバノスキャナ（走査部）１７と、ガルバノスキャナ１７からのレーザ光をリレーする瞳投影レンズ１９と、リレーされたレーザ光を集光して像を結像させる結像レンズ２３と、集光されたレーザ光を標本Ｓに照射する一方、標本Ｓにおいて発生する蛍光を集光する対物レンズ２５とを備えている。符合２１は瞳投影レンズ１９によりリレーされたレーザ光を結像レンズ２３に向けて反射する反射ミラーである。

【0028】

レーザユニット１０は、蛍光色素で染色した標本Ｓに対してその励起波長の各レーザ光を出力することができるようになっている。このレーザユニット１０は、例えば、励起波長４８８ｎｍのレーザ光を発振するＡｒレーザ装置（光源）１Ａと、励起波長５４３ｎｍのレーザを発振するＨｅＮｅ−Ｇレーザ装置（光源）１Ｂと、励起波長６３３ｎｍのレーザ光を発振するＨｅＮｅ−Ｒレーザ装置（光源）１Ｃとを備えている。

【0029】

また、レーザユニット１０には、Ａｒレーザ装置１Ａから発せられたレーザ光を反射する反射ミラー３と、波長４８８ｎｍと波長５４３ｎｍの２つの波長のレーザ光を合成するダイクロイックミラー５と、波長４８８ｎｍと波長５４３ｎｍと波長６３３ｎｍの３つの波長のレーザ光を合成するダイクロイックミラー７と、各波長４８８ｎｍ、５４３ｎｍ、６３３ｎｍのうち任意の波長のレーザ光を選択する音響光学素子（ＡＯＴＦ）９とが備えられている。

【0030】

３つの励起ダイクロイックミラー１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃは、コリメートレンズ１３を透過したレーザ光の光路上に選択的に挿脱可能に配置されている。これらの励起ダイクロイックミラー１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃは、それぞれコリメートレンズ１３からのレーザ光を反射する一方、標本Ｓからの蛍光を透過する特性を有している。

【0031】

具体的には、励起ダイクロイックミラー１５Ａは、各励起波長４８８ｎｍ，５４３ｎｍ，６３３ｎｍのレーザ光を反射し、これらレーザ光により励起された標本Ｓからの蛍光を透過するようになっている。励起ダイクロイックミラー１５Ｂは、励起波長４８８ｎｍのレーザ光を反射し、励起波長４８８ｎｍよりも長い波長の光を透過する特性を有している。励起ダイクロイックミラー１５Ｃは、励起波長５４３ｎｍのレーザ光を反射し、励起波長５４３ｎｍよりも長い波長の光を透過する特性を有している。

【0032】

これらの励起ダイクロイックミラー１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃは、観察する標本Ｓの種類により使い分けられる。例えば、励起波長６３３ｎｍのレーザ光のみを用いて蛍光観察するときや複数の励起波長を用いて多重蛍光観察するときは、励起ダイクロイックミラー１５Ａを使用する。また、励起波長４８８ｎｍのレーザ光のみを用いて蛍光観察するときは、励起ダイクロイックミラー１５Ｂを使用する。また、励起波長５４３ｎｍのレーザ光のみを用いて蛍光観察するときは、励起ダイクロイックミラー１５Ｃを使用する。これにより、蛍光の取り込み効率を高くすることができる。

【0033】

ガルバノスキャナ１７は、互いに直交する揺動軸回りに揺動可能な一対のＸガルバノミラー(走査部材）１７ＡおよびＹガルバノミラー（走査部材）１７Ｂを備えている。Ｘガルバノミラー１７Ａはレーザ光を水平方向に走査し、Ｙガルバノミラー１７Ｂはレーザ光を垂直方向に走査するようになっている。

【0034】

これらＸＹガルバノミラー１７Ａ，１７Ｂは、励起ダイクロイックミラー１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃによるレーザ光の反射光路上に配置されており、励起波長４８８ｎｍ、５４３ｎｍ、６３３ｎｍの各レーザ光を標本Ｓ上で２次元方向（ＸＹ方向）に走査することができるようになっている。

【0035】

対物レンズ２５は、結像レンズ２３を透過したレーザ光を標本Ｓに照射する一方、レーザ光が照射されることにより標本Ｓにおいて発生する蛍光を集光するようになっている。対物レンズ２５により集光された蛍光は、結像レンズ２３、反射ミラー２１、瞳投影レンズ１９を介してレーザ光の光路を戻り、ガルバノスキャナ１７によりデスキャンされて光路上の励起ダイクロイックミラー１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃを透過するようになっている。

【0036】

また、走査型レーザ顕微鏡装置１００には、励起ダイクロイックミラー１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃのいずれかを透過した蛍光を集光する共焦点レンズ２７と、共焦点レンズ２７によって集光された蛍光を検出するＣＭＯＳイメージセンサのようなアレイ型検出部３０と、音響光学素子９、ガルバノスキャナ１７およびアレイ型検出部３０を制御する制御部３１とが備えられている。

【0037】

アレイ型検出部３０は、図２に示すように、対物レンズ２５の焦点位置と共役な位置に２次元的に配列された複数の微小検出素子２９を有している。このアレイ型検出部３０は、例えば、複数の微小検出素子２９の略中心付近が通常の蛍光の共焦点位置（コンフォーカルスポット）に位置するように配置されている。

【0038】

また、アレイ型検出部３０は、これら微小検出素子２９のＯＮ／ＯＦＦを個々に切り替えて、共焦点レンズ２７によって集光された標本Ｓからの蛍光をＯＮ状態の微小検出素子２９により選択的に検出し、ＯＦＦ状態の微小検出素子２９では検出しないようになっている。

【0039】

制御部３１は、レーザユニット１０からＡｒレーザ装置１Ａ、ＨｅＮｅ−Ｇレーザ装置１ＢまたはＨｅＮｅ−Ｒレーザ装置１Ｃを作動させ、音響光学素子９によりその波長のレーザ光を選択的に射出させるようになっている。また、制御部３１は、ＸＹガルバノミラー１７Ａ，１７Ｂを走査駆動するようになっている。この制御部３１は、例えば、ガルバノスキャナ１７のＸＹガルバノミラー１７Ａ，１７Ｂの行きの揺動動作中によりレーザ光を走査させるようになっている。

【0040】

この制御部３１は、通常は、アレイ型検出部３０の中心付近に配置されている微小検出素子２９をＯＮして蛍光を検出させるようになっている。また、制御部３１は、ガルバノスキャナ１７の走査速度および走査方向に基づいて、ＯＮする微小検出素子２９の領域を蛍光の遅延に起因するガルバノスキャナ１７によるデスキャンの位置ずれ方向にずらしおよび／または拡張するようになっている。蛍光の遅延としては、ガルバノスキャナ１７によるレーザ光の走査速度を速くした場合に、標本Ｓ上でレーザ光が走査されてから蛍光が発生するまでに掛かる時間の遅れが挙げられる。

【0041】

このように構成された走査型レーザ顕微鏡装置１００の作用について説明する。
本実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡装置１００により標本Ｓを観察するには、標本Ｓに蛍光標識を付与し、制御部３１によりＡＯＴＦ９、ガルバノスキャナ１７およびアレイ型検出部３０を作動させる。

【0042】

例えば、制御部３１により、レーザユニット１０の音響光学素子９に対してＡｒレーザ装置１Ａの選択指令が発せられ、Ａｒレーザ装置１Ａから出力される励起波長４８８ｎｍのレーザ光が音響光学素子９により選択されてレーザユニット１０から射出される。

【0043】

レーザユニット１０から射出された励起波長４８８ｎｍのレーザ光は、シングルモードファイバ１１を伝送してコリメートレンズ１３に導光され、コリメートレンズ１３により平行光に整形されて励起ダイクロイックミラー１５により反射される。励起ダイクロイックミラー１５により反射されたレーザ光は、ガルバノスキャナ１７により偏向された後、瞳投影レンズ１９を透過して反射ミラー２１で反射され、結像レンズ２３、対物レンズ２５を介して標本Ｓ上に光スポットとして結像される。

【0044】

標本Ｓ上に結像される光スポットは、ガルバノスキャナ１７のＸガルバノミラー１７Ａにより水平方向に走査され、次にＹガルバノミラー１７Ｂにより垂直方向に１画素分走査され、再びＸガルバノミラー１７Ａにより水平方向に走査されることが繰り返される。

【0045】

標本Ｓ上でレーザ光が走査されることにより例えば中心波長５２０ｎｍの蛍光が発生すると、その蛍光は対物レンズ２５により集光されて、結像レンズ２３、反射ミラー２１、瞳投影レンズ１９、ガルバノスキャナ１７Ａ，１７Ｂを介して励起ダイクロイックミラー１５Ａを透過し、共焦点レンズ２７より集光される。

【0046】

共焦点レンズ２７より集光された蛍光は、例えば、遅れがない蛍光であればコンフォーカルスポットの本来の位置である複数の微小検出素子２９の略中心付近に入射される。各微小検出素子２９は対物レンズ２５の焦点位置と共役な位置に２次元的に配列されているので、蛍光の集光位置に配置された微小検出素子２９のみをＯＮしておくことにより、標本Ｓ上の対物レンズ２５の焦点位置からの光のみを精度よく検出することができる。

【0047】

この場合において、ガルバノスキャナ１７によるレーザ光の走査速度を速くすると、標本Ｓ上でレーザ光が走査されてから蛍光が発生するまでの遅延の影響により蛍光に遅れが生じる。そのため、蛍光が戻ってくるまでにガルバノスキャナ１７のＸＹガルバノミラー１７Ａ，１７Ｂが揺動してしまい、蛍光をデスキャンする位置がずれて蛍光の共焦点位置にずれが生じることがある。

【0048】

これに対して、本実施形態においては、制御部３１により、ガルバノスキャナ１７の走査速度および／または走査方向に基づいて、ＯＮする微小検出素２９の領域が中心付近から蛍光の遅延に起因するガルバノスキャナ１８によるデスキャンの位置ずれ方向にずらされおよび／または拡張される。

【0049】

例えば、ガルバノスキャナ１７による蛍光のデスキャンの位置が水平方向の一方にΔＸだけずれた場合は、制御部３１により、複数の微小検出素子２９の略中心からデスキャンの位置ずれ方向にその位置ずれした分だけずれた領域の微小検出素子２９がＯＮされる。これにより、図３（ａ）に示すように、アレイ型検出部３０の中心からΔＸだけずれた位置に円形状の検出領域Ｋが設定される。

【0050】

また、ガルバノスキャナ１７による蛍光のデスキャンの位置が水平方向の一方にΔＬだけずれた場合で、例えば、蛍光寿命により蛍光の位置ずれが尾を引くような場合は、制御部３１により、複数の微小検出素子２９の略中心からデスキャンの位置ずれ方向にその位置ずれした分だけ拡張した領域の微小検出素子２９がＯＮされる。これにより、図３（ｂ）に示すように、アレイ型検出部３０の中心からΔＬだけ延伸した長円形状の検出領域Ｋが設定される。

【0051】

さらに、ガルバノスキャナ１７による蛍光のデスキャンの位置が水平方向の一方に大きくずれた場合で、例えば、蛍光寿命により蛍光の位置ずれが尾を引くような場合は、制御部３１により、複数の微小検出素子２９の略中心からデスキャンの位置ずれ方向にずらされる（例えばΔＸ）とともに拡張された（例えばΔＬ）領域の微小検出素子２９がＯＮされる。これにより、図３（ｃ）に示すように、アレイ型検出部３０の中心からΔＸだけずれてさらにΔＬだけ延伸した長円形状の検出領域Ｋが設定される。
これにより、蛍光に遅れが生じても標本Ｓ上の対物レンズ２５の焦点位置からの光を精度よく検出することができる。

【0052】

以上説明したように、本実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡装置１００によれば、高速走査時に蛍光遅延によるガルバノスキャナ１７のデスキャンに位置ずれが生じても、遅れた蛍光の共焦点位置にアレイ型検出部３０の検出領域Ｋをずらしおよび／または拡張し、標本Ｓ上の対物レンズ２５の焦点位置からの光を精度よく検出できる。したがって、高速走査時の画像劣化を防止して良好なコンフォーカル画像を取得することができる。

【0053】

本実施形態においては、微小検出素子２９が２次元的に配置されていることとしたが、これに代えて、対物レンズ２５の焦点位置と共役な位置に１次元的に微小検出素子２９を配置することとしてもよい。

【0054】

また、本実施形態においては、ＸＹガルバノミラー１７Ａ，１７Ｂの行きの揺動動作中にレーザ光を走査させることとしたが、これに代えて、例えば、ＸＹガルバノミラー１７Ａ，１７Ｂの揺動動作の往復でレーザ光を走査させることとしてもよい。この場合、制御部３１により、ＸＹガルバノミラー１７Ａ，１７Ｂの揺動動作の行きと帰りとでＯＮする微小検出素子２９の領域をずらす方向および／または拡張する方向が反転される。

【0055】

例えば、ガルバノスキャナ１７による蛍光のデスキャンの位置が水平方向にΔＸだけずれた場合は、制御部３１により、ＸＹガルバノミラー１７Ａ，１７Ｂの揺動動作の行きの走査により発生した蛍光に対しては、図４（ａ）に示すようにＯＮする微小検出素子２９の領域が略中心から一方向にずらされた円形状の検出領域Ｋが設定され、ＸＹガルバノミラー１７Ａ，１７Ｂの揺動動作の帰りの走査により発生した蛍光に対しては、図４（ｂ）に示すようにＯＮする微小検出素子２９の領域が略中心から一方向にずらされた円形状の検出領域Ｋが設定される。

【0056】

また、例えば、ガルバノスキャナ１７による蛍光のデスキャンの位置が水平方向にΔＬだけずれた場合で、蛍光寿命により蛍光の位置ずれが尾を引くような場合は、制御部３１により、ＸＹガルバノミラー１７Ａ，１７Ｂの揺動動作の行きの走査により発生した蛍光に対しては、図５（ａ）に示すようにＯＮする微小検出素子２９の領域が水平方向の一方に拡張した長円形状の検出領域Ｋが設定され、ＸＹガルバノミラー１７Ａ，１７Ｂの揺動動作の帰りの走査により発生した蛍光に対しては、図５（ｂ）に示すようにＯＮする微小検出素子２９の領域が水平方向の他方に拡張した長円形状の検出領域Ｋが設定される。

【0057】

また、例えば、ガルバノスキャナ１７によるデスキャンの位置が水平方向の一方に大きくずれた場合で、蛍光寿命により蛍光の位置ずれが尾を引くような場合は、制御部３１により、ＸＹガルバノミラー１７Ａ，１７Ｂの揺動動作の行きの走査により発生した蛍光に対しては、図６（ａ）に示すようにＯＮする微小検出素子２９の領域が水平方向の一方に位置をずらしてさらに拡張した長円形状の検出領域Ｋが設定され、ＸＹガルバノミラー１７Ａ，１７Ｂの揺動動作の帰りの走査により発生した蛍光に対しては、図６（ｂ）に示すようにＯＮする微小検出素子２９の領域が水平方向の他方に位置をずらしてさらに拡張した長円形状の検出領域Ｋが設定される。

【0058】

このようにすることで、ＸＹガルバノミラー１７Ａ，１７Ｂの揺動動作の往復でレーザ光を走査した標本Ｓからの蛍光を所定の共焦点効果を維持して検出することができる。これにより、縞ノイズが発生するのを防ぐことができる。

【0059】

本実施形態は以下のように変形することができる。
本実施形態においては、走査部として、ガルバノスキャナ１７を例示して説明したが、第１変形例としては、走査部として、レゾナントスキャナ（図示略）を採用することとしてもよい。

【0060】

この場合、制御部３１が、レゾナントスキャナの走査速度、走査方向および揺動角度に基づいて、ＯＮする微小検出素子２９の領域をガルバノスキャナ１７によるデスキャンの位置ずれ方向にずらしおよび／または拡張することが望ましい。このようにすることで、標本Ｓ上の走査範囲ごとに、レゾナントスキャナの走査速度分布に応じた検出領域を設定することができる。

【0061】

すなわち、レゾナントスキャナは、通常は正弦波駆動であり、走査範囲の中央付近は走査速度が速く、一方、走査範囲の端付近は走査速度が遅くなる傾向がある。したがって、本変形例によれば、例えば、図７（ａ）に示すように、走査範囲の中央付近からの蛍光を検出する場合はＯＮする微小検出素子２９の領域をずらす量および／または拡張する量を大きくした検出領域Ｋを設定する。また、例えば、図７（ｂ）に示すように、走査範囲の端付近からの蛍光を検出する場合はＯＮする微小検出素子２９の領域をずらす量および／または拡張する量を小さくした検出領域Ｋを設定する。これにより、走査範囲の全域において良好なコンフォーカル画像を得ることができる。図７（ａ）および図７（ｂ）において、Ｘｎ＞Ｘ０、Ｌｎ＞Ｌ０である。図８（ａ）〜図８（ｆ）において同様である。

【0062】

また、本変形例において、レゾナントスキャナの揺動動作の往復でレーザ光を走査させる場合は、図８（ａ）〜図８（ｆ）に示すように、揺動動作の行きと帰りとでＯＮする微小検出素子２９の領域をずらす方向および／または拡張する方向が反転した検出領域Ｋが設定される。図８（ａ）〜図８（ｃ）は、揺動動作の行きの走査により発生した蛍光に対して設定される検出領域Ｋの変化を示し、図８（ｄ）〜図８（ｆ）は揺動動作の帰りの走査により発生した蛍光に対して設定される検出領域Ｋの変化を示している。

【0063】

第２変形例としては、Ａｒレーザ装置１Ａにより短時間パルスレーザ光（励起レーザパルス）を照射するか、Ａｒレーザ装置１Ａの代わりにパルスレーザ（図示略）を配置してパルスレーザ光（励起レーザパルス）を発振し、制御部３１が、ガルバノスキャナ１７の走査速度および走査方向と、標本Ｓに付与する蛍光標識の特性とに基づいてＯＮする微小検出素子２９の領域をずらしおよび／または拡張することとしてもよい。

【0064】

蛍光標識ごとに蛍光の遅延特性が異なる。本変形例によれば、例えば、蛍光遅延が大きい蛍光標識からの蛍光を検出する場合はＯＮする微小検出素子２９の領域をずらす量および／または拡張する量を大きくする一方、蛍光遅延が小さい蛍光標識からの蛍光を検出する場合はＯＮする微小検出素子２９の領域をずらす量および／または拡張する量を小さくする。これにより、使用する蛍光標識に応じて蛍光の遅延特性が変化しても、良好なコンフォーカル画像を取得し続けることができる。

【0065】

また、図９に示すように、蛍光標識ごとに蛍光の遅延特性と共に蛍光の減衰時間も異なる。そのため、遅れがない蛍光はコンフォーカルスポットの本来の位置であるアレイ型検出部３０の中心付近に入射するが、蛍光の遅延特性と減衰時間に応じて、コンフォーカルスポットが移動するとともに細長くなる傾向がある。図９において、縦軸は蛍光強度（Ｉ）を示し、横軸は時間（ｔ）を示している。

【0066】

本変形例によれば、蛍光標識の特性に基づいてＯＮする微小検出素子２９の領域をずらす量および／または拡張する量を変えることで、蛍光の遅延特性と減衰時間に応じて最適な検出領域を設定することができる。したがって、蛍光の光量を無駄なくとれるので明るさが向上し、画質の劣化を防ぐことができる。

【0067】

第３変形例としては、Ａｒレーザ装置１Ａにより短時間パルスレーザ光（励起レーザパルス）を照射するか、Ａｒレーザ装置１Ａの代わりにパルスレーザ（図示略）を配置してパルスレーザ光（励起レーザパルス）を発振し、走査部としてガルバノスキャナ１７に代えてレゾナントスキャナ（図示略）を採用し、制御部３１が、印加する共振周波数に応じてレゾナントスキャナの走査速度を変更することとしてもよい。

【0068】

レゾナントスキャナは、図１０に示すように、印加する共振周波数が高いときは走査速度が速く、一方、印加する共振周波数が低いときは走査速度が遅くなる傾向がある。図１０において、縦軸は蛍光強度（Ｉ）を示し、横軸はレゾナントスキャナによる蛍光のデスキャンの位置ずれ量（Ｘ）を示している。

【0069】

本変形例によれば、例えば、遅れがない蛍光は、コンフォーカルスポットの本来の位置であるアレイ型検出部３０の中心付近に入射するので、中心付近の微小検出素子２９がＯＮされる。一方、レゾナントスキャナに印加する共振周波数が高いときはＯＮする微小検出素子２９の領域をずらす量および／または拡張する量が大きくする一方、レゾナントスキャナに印加する共振周波数が低いときはＯＮする微小検出素子２９の領域をずらす量および／または拡張する量を小さくする。したがって、レゾナントスキャナに印加する共振周波数（例えば、４ｋＨｚ、８ｋＨｚ、１６ｋＨｚ）を変更しても良好なコンフォーカル画像を得ることができる。

【0070】

また、本実施形態においては、制御部３１が、ガルバノスキャナ１７の走査速度および走査方向に基づいてＯＮする微小検出素子２９の領域をずらしおよび／または拡張することとしたが、第４変形例としては、例えば、図１１に示すように、走査型レーザ顕微鏡装置１００が、蛍光の共焦点位置および共焦点位置での形状を検出する実測値検出部３３を備え、制御部３１が、実測値検出部３３の検出結果に基づいて、ＯＮする微小検出素子２９の領域を蛍光の遅延に起因するガルバノスキャナ１７によるデスキャンの位置ずれ方向にずらしおよび／または拡張することとしてもよい。

【0071】

この場合、実測値検出部３３としては、ＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）センサや１次元的または２次元的に配列された撮像素子を採用することとすればよい。また、実測値検出部３３をアレイ型検出部３０に置き換えて対物レンズ２５の焦点位置と共役な位置に配置し、ガルバノスキャナ１７の高速走査時のコンフォーカルスポットの位置および／または形状を実測値検出部３３により検出することとすればよい。

【0072】

また、実測値検出部３３による検出が終了したら、実測値検出部３３に置き換えて対物レンズ２５の焦点位置と共役な位置にアレイ型検出部３０を配置し、制御部３１により、実測値検出部３３によって検出されたコンフォーカルスポットの位置および／または形状に対応する領域の微小検出素子２９をＯＮすることとすればよい。

【0073】

このようにすることで、遅れた蛍光をより精度よく検出することができる。したがって、例えば、走査部としてレゾナントスキャナを採用した場合に印加する共振周波数が温度変化したり、標本Ｓに付与する蛍光標識ごとに蛍光の遅延特性が変化したりしても、常に良好なコンフォーカル画像を取得することができる。

【0074】

本変形例においては、アレイ型検出部３０と実測値検出部３３とを置き換えることとしたが、例えば、図１２に示すように、共焦点ミラー２７とアレイ型検出部３０との間の光路上に光路を切り替え可能な光路切替ミラー３５を配置し、光路切替ミラー３５により切り替えられる新たな光路に共焦点レンズ３７を配置して、対物レンズ２５の焦点位置と共役な位置に実測値検出部３３を配置することとしてもよい。

【0075】

このようにした場合も、ガルバノスキャナ１７の高速走査時に光路切替ミラー３５により切り替えられる新たな光路の光のコンフォーカルスポットの位置および／または形状を実測値検出部３３により検出し、制御部３１により、実測値検出部３３によって検出されたコンフォーカルスポットの位置および／または形状に対応する領域の微小検出素子２９をＯＮして、光路切替ミラー３５により切り替えられる元の光路の蛍光をアレイ型検出部３０により検出することで、常に良好なコンフォーカル画像を取得することができる。

【0076】

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡装置２００について図面を参照して説明する。
本実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡装置２００は、図１３に示すように、アレイ型検出部３０に代えて、微小偏向ミラーアレイ（微小偏向素子アレイ）１２１と、反射ミラー１２３と、分光ダイクロイックミラー１２５と、バリアフィルタ１２７Ａ，１２７Ｂと、第１ＣＨ側光検出器（光検出部）１２９Ａおよび第２ＣＨ側光検出器（光検出部）１２９Ｂとを備える点で第１実施形態と異なる。
以下、第１実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡装置１００と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。

【0077】

微小偏向ミラーアレイ１２１は、共焦点レンズ２７の結像位置、すなわち、共焦点レンズ２７を介して標本Ｓと共役な位置に２次元的に配列された複数の微小偏向ミラー（微小偏向ミラー、図示略）を有し、これら微小偏向ミラーの角度をそれぞれ自在に変更することができるようになっている。微小偏向ミラーは、例えば１０μｍ角に形成されている。

【0078】

この微小偏向ミラーアレイ１２１は、微小偏向ミラーをＯＮ状態の角度とＯＦＦ状態の角度に個別に切り替えて、ＯＮ状態の微小偏向ミラーにより蛍光を選択的に光検出器１２９Ａ，１２９Ｂに向けて偏向し、ＯＦＦ状態の微小偏向ミラーにより他の方向に変更することができるようになっている。

【0079】

反射ミラー１２３は、微小偏向ミラーアレイ１２１により光検出器１２９Ａ，１２９Ｂに向けて偏向された蛍光を分光ダイクロイックミラー１２５に向けて反射するようになっている。
分光ダイクロイックミラー１２５は、例えば、入射した蛍光を波長に応じて透過または反射させて、波長５７０ｎｍよりも短い波長の蛍光（励起波長４８８ｎｍの励起で取得された蛍光）と、波長５７０ｎｍよりも長い波長の蛍光（励起波長５４３ｎｍまたは６３３ｎｍの励起で取得された蛍光）とに分ける特性を有している。

【0080】

バリアフィルタ１２７Ａ，１２７Ｂは、それぞれ分光ダイクロイックミラー１２５からの光の内、レーザ光の反射光をカットし蛍光のみを通過させるようになっている。
第１ＣＨ側光検出器１２９Ａおよび第２ＣＨ側光検出器１２９Ｂは、それぞれ対物レンズ２５の焦点位置と共役な位置に配置されている。これら光検出器１２９Ａ，１２９Ｂは、検出した蛍光の強度に相当する光強度信号を制御部３１に送るようになっている。

【0081】

制御部１３１は、響光学素子９、ガルバノスキャナ１７および微小偏向ミラーアレイ１２１を制御するようになっている。この制御部１３１は、通常は、微小偏向ミラーアレイ１２１の中心付近に配置されている微小偏向ミラーをＯＮして蛍光を選択的に光検出器１２９Ａ，１２９Ｂに向けて偏向するようになっている。また、制御部１３１は、ガルバノスキャナ１７の走査速度および走査方向に基づいて、ＯＮする微小偏向ミラーの領域を蛍光の遅延に起因するガルバノスキャナ１７によるデスキャンの位置ずれ方向にずらしおよび／または拡張するようになっている。

【0082】

また、制御部１３１は、光検出器１２９Ａ，１２９Ｂから送られてくる光強度信号をガルバノスキャナ１７のＸＹガルバノミラー１７Ａ，１７Ｂの揺動角度に対応する画素ごとに積算して標本Ｓの画像を生成するようになっている。

【0083】

このように構成された走査型レーザ顕微鏡装置２００の作用について説明する。
本実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡装置２００により標本Ｓを観察する場合は、標本Ｓにおいて発生してガルバノスキャナ１７によりデスキャンされて共焦点レンズ２７に入射した蛍光は、共焦点レンズ２７により集光されて微小偏向ミラーアレイ１２１上に光スポットとして結像する。

【0084】

微小偏向ミラーアレイ１２１上に結像した蛍光は、例えば、遅れがない蛍光であればコンフォーカルスポットの本来の位置である複数の微小偏向ミラーの略中心付近に入射される。各微小偏向ミラーは対物レンズ２５の焦点位置と共役な位置に２次元的に配列されているので、蛍光の集光位置に配置された微小偏向ミラーのみをＯＮしておくことにより、標本Ｓ上の対物レンズ２５の焦点位置からの光のみを光検出器１２９Ａ，１２９Ｂに向けて偏向することができる。

【0085】

ＯＮ状態の微小偏向ミラーにより蛍光が選択的に光検出器１２９Ａ，１２９Ｂに向けて偏向されると、その蛍光は反射ミラー１２３を介して分光ダイクロイックミラー１２５により波長に応じて分岐される。例えば、波長５７０ｎｍよりも短い波長の蛍光は、バリアフィルタ１２７Ａを通過して１ＣＨ側光検出器１２９Ａにより検出され、波長５７０ｎｍよりも長い波長の蛍光は、バリアフィルタ１２７Ｂを通過して２ＣＨ側光検出器１２９Ｂにより検出される。

【0086】

光検出器１２９Ａ，１２９Ｂは、それぞれ対物レンズ２５の焦点位置と共役な位置に配置されているので、ＯＮ状態の微小偏向ミラーアレイ１２１により選択的に偏向された標本Ｓ上の対物レンズ２５の焦点位置からの光のみを検出することができる。

【0087】

光検出器１２９Ａ，１２９Ｂにより蛍光が検出されると、その光強度信号が制御部３１に送られる。制御部３１においては、光検出器１２９Ａ，１２９Ｂから送られてくる光強度信号がガルバノスキャナ１７のＸＹガルバノミラー１７Ａ，１７Ｂの揺動角度に対応する画素ごとに積算されて標本Ｓの画像が生成される。

【0088】

この場合において、制御部３１により、ガルバノスキャナ１７の走査速度および走査方向に基づいて、ＯＮする微小偏向ミラーの領域を蛍光の遅延に起因するガルバノスキャナ１７によるデスキャンの位置ずれ方向にずらしおよび／または拡張することで、蛍光に遅れが生じても標本Ｓ上の対物レンズ１２の焦点位置からの蛍光のみを光検出器１２９Ａ，１２９Ｂに精度よく入射させて検出することができる。したがって、本実施形態に係る走査型レーザ顕微鏡装置２００によれば、高速走査時の画像劣化を防止し、良好なコンフォーカル画像を取得することができる。

【0089】

本実施形態においては、微小偏向ミラーが２次元的に配置されていることとしたが、これに代えて、対物レンズ２５の焦点位置と共役な位置に１次元的に微小偏向ミラーを配置することとしてもよい。

【0090】

また、本実施形態においては、ＸＹガルバノミラー１７Ａ，１７Ｂの揺動動作の往復でレーザ光を走査させることとしてもよい。この場合、図４（ａ），（ｂ）、図５（ａ），（ｂ）、図６（ａ），（ｂ）の検出領域を形成するＯＮ状態の微小検出素子２９の領域と同様に、偏向素子制御部１３１により、ＸＹガルバノミラー１７Ａ，１７Ｂの揺動動作の行きと帰りとでＯＮする微小偏向ミラーの領域をずらす方向および／または拡張する方向が反転される。

【0091】

このようにすることで、ＸＹガルバノミラー１７Ａ，１７Ｂの揺動動作の往復でレーザ光を走査した標本Ｓからの蛍光を所定の共焦点効果を維持して光検出器１２９Ａ，１２９Ｂに入射させて検出することができる。これにより、縞ノイズが発生するのを防ぐことができる。

【0092】

本実施形態は以下のように変形することができる。
本実施形態においては、走査部として、ガルバノスキャナ１７を例示して説明したが、第１変形例としては、走査部として、レゾナントスキャナ（図示略）を採用することとしてもよい。

【0093】

この場合、図７（ａ），（ｂ）、図８（ａ）〜（ｃ）の検出領域を形成するＯＮ状態の微小検出素子２９の領域と同様に、制御部１３１が、レゾナントスキャナの走査速度、走査方向および揺動角度に基づいて、ＯＮする微小偏向ミラーの領域をガルバノスキャナ１７によるデスキャンの位置ずれ方向にずらしおよび／または拡張することが望ましい。このようにすることで、標本Ｓ上の走査範囲ごとに、レゾナントスキャナの走査速度分布に応じて標本Ｓ上の対物レンズ１２の焦点位置からの蛍光のみを光検出器１２９Ａ，１２９Ｂに精度よく入射させることができる。

【0094】

本変形例によれば、レゾナントスキャナによる走査範囲の中央付近からの蛍光を検出する場合はＯＮする微小偏向ミラーの領域をずらす量および／または拡張する量を大きくする一方、走査範囲の端付近からの蛍光を検出する場合はＯＮする微小偏向ミラーの領域をずらす量および／または拡張する量を小さくすることにより、走査範囲の全域において良好なコンフォール画像を得ることができる。

【0095】

第２変形例としては、Ａｒレーザ装置１Ａにより短時間パルスレーザ光（励起レーザパルス）を照射するか、Ａｒレーザ装置１Ａの代わりにパルスレーザ（図示略）を配置してパルスレーザ光（励起レーザパルス）を発振し、制御部１３１が、ガルバノスキャナ１７の走査速度および走査方向と、標本Ｓに付与する蛍光標識の特性とに基づいてＯＮする微小偏向ミラーの領域をずらしおよび／または拡張することとしてもよい。

【0096】

本変形例によれば、蛍光遅延が大きい蛍光標識からの蛍光を検出する場合はＯＮする微小偏向ミラーの領域をずらす量および／または拡張する量を大きくする一方、蛍光遅延が小さい蛍光標識からの蛍光を検出する場合はＯＮする微小偏向ミラーの領域をずらす量および／または拡張する量を小さくすることにより、使用する蛍光標識に応じて蛍光の遅延特性が変化しても良好なコンフォール画像を取得し続けることができる。また、本変形例によれば、蛍光の遅延特性と減衰時間に応じて、標本Ｓ上の対物レンズ１２の焦点位置からの蛍光のみを光検出器１２９Ａ，１２９Ｂに精度よく入射させることができる。

【0097】

第３変形例としては、Ａｒレーザ装置１Ａにより短時間パルスレーザ光（励起レーザパルス）を照射するか、Ａｒレーザ装置１Ａの代わりにパルスレーザ（図示略）を配置してパルスレーザ光（励起レーザパルス）を発振し、走査部としてガルバノスキャナ１７に代えてレゾナントスキャナ（図示略）を採用し、制御部１３１が、印加する共振周波数に応じてレゾナントスキャナの走査速度を変更することとしてもよい。

【0098】

本変形例によれば、レゾナントスキャナに印加する共振周波数が高いときはＯＮする微小偏向アレイの領域をずらす量および／または拡張する量を大きくする一方、レゾナントスキャナに印加する共振周波数が低いときはＯＮする微小偏向アレイの領域をずらす量および／または拡張する量を小さくする。したがって、レゾナントスキャナに印加する共振周波数（例えば、４ｋＨｚ、８ｋＨｚ、１６ｋＨｚ）を変更しても良好な画像を得ることができる。

【0099】

第４変形例としては、走査型レーザ顕微鏡装置２００が、蛍光の共焦点位置および共焦点位置での形状を検出するＰＳＤセンサや１次元的または２次元的に配列された撮像素子のような実測値検出部（図示略）を備え、制御部１３１が、実測値検出部の検出結果に基づいて、ＯＮする微小偏向ミラーの領域を蛍光の遅延に起因するガルバノスキャナ１７によるデスキャンの位置ずれ方向にずらしおよび／または拡張することとしてもよい。

【0100】

この場合、図１１のアレイ型検出部３０と同様に、実測値検出部を微小偏向ミラーアレイ１２１に置き換えて実測値を検出することとしてもよい。また、図１２のアレイ型検出部３０と同様にして、光路を切り替え可能な光路切替ミラー（図示略）を用いて微小偏向ミラーアレイ１２１は元の光路に残したまま、光路切替ミラーにより切り替えられる新たな光路上に共焦点レンズ（図示略）を配置するとともに、対物レンズ２５の焦点位置と共役な位置に実測値検出部を配置して実測値を検出することとしてもよい。
このようにすることで、蛍光に遅れが生じても標本Ｓ上の対物レンズ２５の焦点位置からの光を光検出器１２９Ａ，１２９Ｂに精度よく入射させて検出することができ、これにより常に良好な画像を取得することができる。

【0101】

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本発明を上記の各実施形態に適用したものに限定されることなく、これらの実施形態を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定されるものではない。

【0102】

また、上記実施形態においては、ガルバノスキャナ１７やレゾナントスキャナの走査速度および走査方向に基づいてアレイ型検出部３０の検出領域を変更することとしたが、これに代えて、ガルバノスキャナ１７やレゾナントスキャナの走査速度または走査方向に基づいてアレイ型検出部３０の検出領域を変更することとしてもよい。

【0103】

また、上記実施形態においては、戻り光として標本Ｓにおいて発生する蛍光を検出する場合を例示して説明したが、これに代えて、標本Ｓにおいて反射されるレーザ光の反射光を戻り光として検出することとしてもよい。反射光の遅延は、レーザ光の光路に対する反射光の光路の光路長差による影響が挙げられる。

【符号の説明】

【0104】

１Ａ Ａｒレーザ装置（光源）
１Ｂ ＨｅＮｅ−Ｇレーザ装置（光源）
１Ｃ ＨｅＮｅ−Ｒレーザ装置（光源）
１７ ガルバノスキャナ（走査部）
１７Ａ Ｘガルバノミラー（走査部材）
１７Ｂ Ｙガルバノミラー（走査部材）
２５ 対物レンズ
３０ アレイ型検出部
３１，１３１ 制御部
３３ 実測値検出部
１００，２００ 走査型レーザ顕微鏡装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】