CN1886689A - 激光扫描型荧光显微镜 - Google Patents

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Abstract

一种激光扫描型荧光显微镜，具有：激光光源部；物镜光学系统，其把来自激光光源部的激励光聚光于试料上；扫描装置，其在试料面上进行扫描；光瞳投影镜头，其配置在扫描装置和物镜光学系统之间；以及检测光学系统，其检测来自试料的荧光，物镜光学系统具有物镜和形成试料的中间像的成像镜头，物镜的后侧焦点位置构成为通过成像镜头和光瞳投影镜头而在扫描装置的附近位置共轭。把物镜的齐焦距离设为D，把从试料面到物镜的后侧焦点位置的、配置于扫描装置附近的共轭位置的距离设为L时，满足下述条件式：0.15≤D/L≤0.5。

Description

激光扫描型荧光显微镜
技术领域
本发明涉及在细胞功能的探明或成像等的应用中，用于荧光观察和共焦荧光观察的激光扫描型荧光显微镜。
背景技术
以往，这种激光扫描型荧光显微镜在显微镜的普通观察的基础上，利用电控光束扫描镜(galvano mirror)等扫描装置扫描聚光于试料的微小点区域的激光，检测从试料发出的光，获得图像。
图1是表示以往的激光扫描型共焦荧光显微镜的一例的概要结构图。
图1的激光扫描型共焦荧光显微镜具有：激光光源部51；把来自激光光源部51的激励光聚光于试料52上的物镜光学系统53；在试料52表面上扫描来自激光光源部51的激励光的扫描装置54；配置在扫描装置54和物镜光学系统53之间的光瞳投影镜头55；检测从试料52发出并经过物镜光学系统53和光瞳投影镜头55的荧光的检测光学系统56。
激光光源部51具有：激光光源51a；由透镜51b、51d和针孔51c构成的准直光学系统；和分色镜51e。
物镜光学系统53具有物镜53a和用于形成试料52的中间像的成像镜头53b。并且，物镜53a的后侧焦点位置构成为通过成像镜头53b和光瞳投影镜头55而在扫描装置54的附近位置共轭。
扫描装置54由具有电控光束扫描镜54a、54b的接近型电控光束扫描镜构成。
检测光学系统56具有分色镜56a、抑制滤光片56b、镜头56c、共焦针孔56d、以及光电倍增管等受光传感器56e。
此外，图1的显微镜具有：分色镜57，其把来自光源部51的激励光引导向试料52，并且把来自试料52的荧光引导向检测装置56；反射镜59，其使经过光瞳投影镜头55的光偏向成像镜头53b；用于观察试料52的像的目镜光学系统60；以及普通荧光观察时使用的荧光照明光学系统61。
在这样构成的图1的激光扫描型共焦荧光显微镜中，从激光光源51a射出的激励光通过镜头51b聚光于针孔51c，通过镜头51d转换为平行光。然后，该激励光经过分色镜51e、57被引导到作为扫描装置54的接近型电流反射镜部，借助电流反射镜54a、54b的各自旋转，使光束相对于光轴在二维方向上移位，经过光瞳投影镜头55聚光于中间像位置58而成一次像。聚光于中间像位置58的激励光经过反射镜59、成像镜头53b、物镜53a，以微小点状照射到试料52上。此时，照射到试料52面上的激励光通过扫描装置54而被扫描。
并且，物镜53a的后侧焦点位置通过成像镜头53b和光瞳投影镜头55而被投影于作为扫描装置54的接近型电流反射镜附近。
通过照射激励光而在试料52中激励的荧光，经过物镜53a、成像镜头53b、光瞳投影镜头55、扫描装置54、以及分色镜57，被引导到检测光学系统56。并且，在分色镜56a进行波长分离，只有经过抑制滤光片56b、镜头56c，通过共焦针孔的荧光，才被光电倍增管等受光传感器56e检测出。
并且，在通过目镜光学系统60进行普通的荧光观察时，使用具有与激光光源51a不同的光源61a的荧光照明光学系统61。从光源61a射出的激励光通过镜头61b、滤光器61c，被分色镜61d反射，通过物镜53a照明试料52。通过照射激励光而在试料52中激励的荧光，被物镜53a聚光，通过配置于荧光照明光学系统61中的分色镜61d被波长分离，经过抑制滤光片61e，通过目镜光学系统60的棱镜60a、目镜60b而被观察。
发明内容
这种以往的激光扫描型共焦荧光显微镜具有析像能力良好、能够去除要观察的微小点以外的光的优点，有助于细胞内的功能探明等。
但是，在激光扫描型共焦荧光显微镜中，除物镜53a和成像镜头53b这种用于普通荧光观察的光学系统外，还需要附加上述的光瞳投影镜头55、扫描装置54等光学系统，所以装置自身变大。
即，一般，激光扫描型共焦荧光显微镜的光学系统的成像镜头的焦距长达约180mm左右。因此，从试料到配置在物镜的光瞳的共轭位置附近的扫描装置的总长达到400～500mm，使得装置整体变大型化。
因此，能够进行共焦荧光观察和荧光观察的情况局限于在显微镜的载物台上配置了试料的场合。
并且，实际上在老鼠或小动物、或细胞的培养环境下，在仍存活的状态下(在生物体内)进行共焦荧光观察时，存在必须在载物台上构建观察环境的限制。
另外，激光扫描型共焦荧光显微镜一般构成为在物镜的光轴相对于载物台面垂直的状态下进行观察。因此，很难从相对于试料倾斜的观察方向进行观察。并且，也很难使激光扫描型共焦荧光显微镜整体相对于试料倾斜、或者使试料或载物台倾斜来进行观察。
本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，提供一种激光扫描型荧光显微镜，与以往的激光扫描型共焦荧光显微镜相比，可以使装置小型化，能够以从可见区域到近红外区域的波长来进行观察，特别是能够在细胞存活的状态下观察，使用方便。
为了达到上述目的，本发明的激光扫描型荧光显微镜，具有：激光光源部；物镜光学系统，其把来自所述激光光源部的激励光聚光于试料上；扫描装置，其在试料面上扫描来自所述激光光源部的激励光；光瞳投影镜头，其配置在所述扫描装置和所述物镜光学系统之间；以及检测光学系统，其检测从试料发出并经过所述物镜光学系统和所述光瞳投影镜头的荧光，所述物镜光学系统具有物镜和用于形成试料的中间像的成像镜头，所述物镜的后侧焦点位置构成为通过所述成像镜头和所述光瞳投影镜头而在所述扫描装置的附近位置共轭，其特征在于，当把所述物镜的齐焦距离设为D，把从试料面到所述物镜的后侧焦点位置的、配置于所述扫描装置附近的共轭位置的距离设为L时，满足下述条件式(1)：
0.15≤D/L≤0.5    (1)。
并且，本发明的激光扫描型荧光显微镜的特征在于，具有光传送装置，其把来自所述激光光源部的激励光引导到所述扫描装置。
并且，本发明的激光扫描型荧光显微镜的特征在于，所述光瞳投影镜头由多个透镜组构成，最靠近所述扫描装置侧的透镜面的凹面向着所述扫描装置侧，最靠近中间像侧的透镜面的凹面向着中间像侧，当把从所述物镜的光瞳的位于所述扫描装置附近的共轭位置到所述成像镜头的中间像位置的距离设为D3，把所述光瞳投影镜头的焦距设为Fe时，满足下述条件式(2)：
0.2≤Fe/D3≤0.5    (2)。
并且，本发明的激光扫描型荧光显微镜的特征在于，由多个透镜组构成，具有至少一个接合镜头，该接合镜头是正镜头和负镜头的接合镜头，当把所述接合镜头中的正镜头的色散系数设为vp，把所述成像镜头的焦距设为FTL，把从所述物镜的肩部位置到中间像位置的距离设为D1时，满足下述条件式(3)、(4)：
0.4≤FTL/D1≤1    (3)
80≤vp            (4)。
并且，本发明的激光扫描型荧光显微镜的特征在于，所述成像镜头至少由中间像侧的前组和物镜侧的后组这两个透镜组构成，在所述成像镜头的前组透镜组中具有至少一个负镜头，当把所述成像镜头的后组的焦距设为FTL1，把所述成像镜头的前组和所述成像镜头的后组的间隔设为D2时，满足下述条件式(5)、(6)：
0.4≤D2/FTL≤1        (5)
0.7≤FTL1/FTL≤1.5    (6)。
并且，本发明的激光扫描型荧光显微镜的特征在于，具有：第1多模光纤，其把来自所述激光光源部的激励光引导到所述扫描装置；以及第2多模光纤，其把来自试料的荧光引导到所述检测光学系统，并且还具有：第1镜头，其使所述激励光向所述第1多模光纤入射；以及第2镜头，其使所述荧光向所述第2多模光纤入射，当把所述第1多模光纤的芯径设为φex，把所述第2多模光纤的芯径设为φem，把通过所述第1镜头入射到所述第1多模光纤的数值孔径设为NAex，把所述激励波长设为λex，把通过所述第2镜头入射到所述第2多模光纤的数值孔径设为NAem，把所述荧光波长设为λem时，满足下述条件式(7)～(9)：
2≤φem/φex≤12           (7)
0.61×(λex/NAex)＜φex    (8)
0.61×(λem/NAem)＜φem    (9)。
并且，本发明的激光扫描型荧光显微镜的特征在于，具有光传送装置，其把来自试料的荧光引导到所述检测光学系统。
根据本发明的激光扫描型显微镜，由于满足条件式(1)，可以缩短从扫描装置到试料面的距离，可以使装置小型化。
并且，通过在激光光学系统和扫描装置之间配置光传送装置，可以使从扫描装置到物镜的主体光学系统和激光光学系统的配置具有自由度，可以构成适合于仍存活的试料状态(在活体内的状态)下的观察的小型化主体光学系统。
并且，使把通过扫描装置偏向的平行光束中继到中间像位置的光瞳投影镜头构成为，具有多个透镜组，配置于最靠近扫描装置侧的透镜面的凹面向着扫描装置侧，配置于最靠近中间像侧的透镜面在中间像侧具有凹面，通过形成这种结构，可以良好地校正中间像中的光学性能。
并且，由于满足条件式(2)，可以使光瞳投影镜头的光学性能良好，同时缩短从扫描装置到中间像位置的距离，可以使装置小型化。
并且，由于满足条件式(3)，可以缩短从物镜的肩部位置到中间像位置的距离，可以使装置小型化。
并且，由于满足条件式(4)，可以缩短焦距，从而可以良好地进行产生的球面像差、轴上色差的校正。
并且，由于由两个透镜组构成成像镜头，可以利用后组校正像差以消除前组的像差，可以获得适合于进行在生物体内的观察的激光显微镜。
并且，由于满足条件式(5)和(6)，可以进一步校正像散和彗差及放大色差。
并且，具有把来自激光光源部的激励光引导到扫描装置的第1多模光纤、和把来自试料的荧光引导到检测光学系统的第2多模光纤，在这种结构中，由于满足条件式(7)～(9)，相对于来自光源的激励光检测出的荧光量的比率提高，能够检测出更加明亮的荧光，而且能够在规定厚度范围内获得来自试料的厚度方向的图像信息，所以在试料仍存活的状态(在活体内的状态(in vivo))下的观察中，操作性提高。
并且，通过在光瞳投影镜头和检测光学系统之间配置光传送装置，可以使从光瞳投影镜头到物镜的主体光学系统和检测光学系统的配置具有自由度，可以构成适合于在活体内的观察的小型化主体光学系统。
另外，如果利用独立的光纤来分别设置把来自光源部的激励光引导到扫描装置的光传送装置、和把来自试料的荧光引导到检测光学系统的光传送装置，则检测光学系统中不受激励光入射到光纤中时产生的自身荧光的影响，可高精度地检测出在试料中产生的荧光。
附图说明
图1是表示以往的激光扫描型共焦荧光显微镜的一例的概要结构图。
图2是表示本发明的激光扫描型荧光显微镜的第1实施例的概要结构图。
图3是表示图2所示的显微镜的显微镜主体部具有的光学系统的概要结构的主要部分说明图。
图4是表示对图3所示的显微镜主体部的光学系统追加了激光光源部和检测光学系统的结构的说明图。
图5是表示本发明的激光扫描型荧光显微镜的第2实施例的光学系统的概要结构的说明图。
图6是表示本发明的激光扫描型荧光显微镜的第3实施例的光学系统的概要结构的说明图。
图7是表示本发明的激光扫描型荧光显微镜的第4实施例的光学系统的概要结构的说明图。
图8是沿着光轴的剖面图，表示本发明的第1实施例的光瞳投影光学系统和物镜光学系统的结构。
图9是沿着光轴的剖面图，表示本发明的第2实施例的光瞳投影光学系统和物镜光学系统的光学结构。
图10是沿着光轴的剖面图，表示本发明的第3实施例的光瞳投影光学系统和物镜光学系统的光学结构。
具体实施方式
图2是表示本发明的激光扫描型荧光显微镜的第1实施例的概要结构图，图3是表示图2的显微镜的显微镜主体部11具有的光学系统的概要结构的主要部分说明图，图4是表示对图3所示的显微镜主体部11的光学系统追加了激光光源部和检测光学系统的结构的说明图。
第1实施例的激光扫描型荧光显微镜在显微镜主体部11具有：激光光源部1；可以更换的物镜2；作为扫描装置的扫描部3；具有光瞳投影镜头6和成像镜头5的镜头单元4；检测光学系统7。
激光光源部1优选使用半导体激光器以使显微镜主体部11小型化。
物镜2与成像镜头5一起构成物镜光学系统8。物镜光学系统8具有把来自激光光源部1的激励光聚光于载物台9上的试料10的功能。并且，物镜2构成为其后侧焦点位置通过成像镜头5和光瞳投影镜头6而在扫描部3的附近位置共轭。成像镜头5具有形成试料10的中间像的功能。
光瞳投影镜头6配置在扫描部3和物镜光学系统8之间。
检测光学系统7构成为具有抑制滤光片7a、镜头7b、共焦针孔7c和受光传感器7d，利用受光传感器7d检测出从试料10发出并经过物镜光学系统8和光瞳投影镜头6的荧光。
激光光源部1具有由激光光源1a、镜头1b、1d和针孔1c构成的准直光学系统。
并且，在扫描部3和检测光学系统7之间设有分色镜16，用于把来自光源部1的激励光引导到试料10，并且把来自试料10的荧光引导到检测装置7。
并且，在激光光源部1上连接着驱动来自激光光源1a的激光的射出的激光驱动部14。
在显微镜主体部11上设有物镜2的对焦用的对焦机构部12。
此外，激光扫描型荧光显微镜具有x-y-θ主体移动机构13，用于在二维方向进行显微镜主体部11的位置调整，并且调整对标本进行观察的角度θ。
并且，激光扫描型荧光显微镜与个人电脑等处理控制装置15连接。处理控制装置15构成为进行以下控制：通过激光驱动部14的驱动而射出的激光光源的波长控制；分色镜和滤光器等的波长选择、波长分离元件的控制；激光驱动部14的驱动控制；通过检测光学系统7的受光传感器7d受光的检测信息的分析及显示控制；扫描部3的驱动控制；对焦机构部12的驱动控制；x-y-θ主体移动机构13的驱动控制等。
在第1实施例的激光扫描型荧光显微镜中，从激光光源1a射出的激励光通过镜头1b被聚光于针孔1c，通过镜头1d被转换为平行光。然后，经过分色镜16被引导到扫描部3，借助扫描部3的电流反射镜3a、3b的各自旋转，使光束相对于光轴在二维方向上移位，经过光瞳投影镜头6聚光于中间像位置、形成一次像。聚光于中间像位置的激励光经过成像镜头5、物镜2，以微小点状照射到试料10上。此时，照射到试料10面上的激励光通过扫描部3被扫描。
并且，物镜2的后侧焦点位置通过成像镜头5和光瞳投影镜头8而被投影于扫描部3的附近。
通过照射激励光而在试料10中激励的荧光，经过物镜2、成像镜头5、光瞳投影镜头6、扫描部3、以及分色镜16，被引导到检测光学系统7。并且，只有经过抑制滤光片7a、镜头7b，通过了共焦针孔7c的荧光，才被光电倍增管等受光传感器7d检测出。
此处，第1实施例的激光扫描型荧光显微镜构成为，在把物镜2的齐焦距离设为D，把从试料10面到物镜2的后侧焦点位置的、配置于扫描装置(扫描部3)附近的共轭位置E的距离设为L时，满足下述条件式(1)。
0.15≤D/L≤0.5    (1)
像第1实施例的激光扫描型荧光显微镜这样，如果满足条件式(1)，则可以缩短从扫描装置3到试料10的距离，可以使装置小型化。
如果超过条件式(1)的上限值，则成像镜头5、光瞳投影镜头6的焦距变短，光瞳投影镜头6和扫描装置3的间隔过短而导致干涉。
另一方面，如果低于条件式(1)的下限值，则从试料10到扫描装置3的总长过长，难以使装置小型化。
图5是表示本发明的激光扫描型荧光显微镜的第2实施例的光学系统的概要结构的说明图。另外，对于与第1实施例相同的构成部件赋予相同符号。
第2实施例的激光扫描型荧光显微镜是第1实施例的变形例，在光源部1和扫描装置3之间设有：分色镜20、镜头19、光传送装置18、镜头17和分色镜16。
光传送装置18由单模光纤或多模光纤等光纤构成。光传送装置18的光纤端面与标本面位置共轭，光纤端面的芯径成为共焦针孔，所以光源部1’的针孔1c和检测器7’的针孔7c可以偏离光路，或者形成为直径相对于衍射直径充分大。在光传送装置18为多模光纤时，光纤芯径大于衍射直径，所以共焦效果较弱，但可以取入明亮的荧光像，因此可以根据观察目的选择光纤。另外，在光传送装置18中使用多模光纤，进行非共焦的普通荧光观察时，不把光源部1’的针孔1c和检测器7’的针孔7c设在光路上比较好。
分色镜20构成为把来自光源部1’的激励光引导到试料10，并且把来自试料10的荧光引导到第2检测光学系统7’。
并且，经过光传送装置18把来自激光光源部1的激励光引导到扫描装置3，同时把经过镜头17的来自试料10的荧光引导到第2检测装置7’。
另外，在图4的实施方式中，光源部1’设有多个光源1a～镜头1d，并相应地设有分色镜1e。
像第2实施例的激光扫描型荧光显微镜这样，如果在激光光源部1和扫描装置3之间配置光传送装置，则可以使从扫描部3到物镜2的装置主体部的光学系统和激光光源部1的配置具有自由度。因此，可以使显微镜主体部的光学系统小型化，形成为适合于仍存活的试料状态(在活体内的状态)下的观察的大小。
并且，在第2实施例中，如果激光光源1’使用近红外的飞秒脉冲激光器，则可以作为多光子激励的荧光显微镜来进行观察。
该情况时，把检测器7用作被多光子激励的荧光的检测器，选择分色镜1e、16、20的分光特性，使针孔1c、7c的针孔直径充分大于衍射直径或撤离光路亦可。
图6是表示本发明的激光扫描型荧光显微镜的第3实施例的光学系统的概要结构的说明图。另外，对于与第2实施例相同的构成部件赋予相同符号。
第3实施例的激光扫描型荧光显微镜是第2实施例的变形例，在分色镜16和检测光学系统7’之间设有：镜头22、由单模光纤或多模光纤等光纤构成的光传送装置21、以及镜头23。并且构成为经过光传送装置18把来自光源部1”的激励光引导到试料10，同时经过光传送装置21把来自试料10的荧光引导到第2检测光学系统7’。与第2实施例相同，光传送装置18、21的光纤端面与标本面位置共轭，光纤端面的芯径成为共焦针孔，所以光源部1”的针孔1c和检测器7’的针孔7c可以撤离光路，或者形成为直径相对于衍射直径充分大。在所述光传送装置18、21为多模光纤时，光纤芯径大于衍射直径，所以共焦效果较弱，但可以取入明亮的荧光像，所以可以根据观察目的选择光纤。另外，在光传送装置18、21使用多模光纤进行非共焦的普通荧光观察时，不把光源部1”的针孔1c和检测器7’的针孔7c设在光路上比较好。
如果形成这种结构，可以使显微镜装置的主体部的光学系统更加小型化，所以是优选方式。
并且，像第3实施例的激光扫描型荧光显微镜这样，如果分别独立设置构成把来自光源部1”的激励光引导到扫描部3的光传送装置18的光纤，和构成把经过光瞳投影镜头6的来自试料10的荧光引导到第2检测光学系统7’的光传送装置21的光纤，则第2检测光学系统7’不受激励光入射到光纤18中时产生的自身荧光的影响，可高精度地检测出在试料10中产生的荧光。
另外，在第3实施例的激光扫描型荧光显微镜中，如果由多模光纤构成光传送装置18、21，则在把多模光纤18的芯径设为φex，把多模光纤21的芯径设为φem，把通过镜头19入射到多模光纤18的数值孔径设为NAex，把激励波长设为λex，把通过镜头22入射到多模光纤21的数值孔径设为NAem，把荧光波长设为λem时，优选满足下述条件式(7)～(9)。
2≤φem/φex≤12           (7)
0.61×(λex/NAex)＜φex    (8)
0.61×(λem/NAem)＜φem    (9)
如果满足条件式(7)～(9)，则相对于来自光源的激励光检测出的荧光量的比率提高，能够取入明亮的荧光像，而且能够沿厚度方向获得规定量的来自试料的图像信息，所以在试料仍存活的状态(在活体内的状态)下的观察中，操作性提高。
如果低于条件式(7)的下限值，则相对于来自光源的激励光检测出的荧光的比率变低，能够获得的荧光像变暗，试料的厚度方向的图像信息变得非常少，所以观察时的操作性不好。
另一方面，如果超过条件式(7)的上限值，则得到过多的在试料的厚度方向内的图像信息，能够看到过多的需要观察的荧光以外的图像，荧光观察变困难。
如果不满足条件式(8)、(9)，则到试料的激励光变弱，检测出的荧光强度暗，试料的厚度方向的图像信息变得非常少，所以观察时的操作性不好。
另外，更优选满足下述的条件式(7-1)。
4≤φem/φex≤10    (7-1)
另外，满足第3实施例的上述条件式(7)～(9)的激光扫描型荧光显微镜的结构，也可以适用于不满足上述条件式(1)的普通的激光扫描型荧光显微镜。
图7是表示本发明的激光扫描型荧光显微镜的第4实施例的光学系统的概要结构的说明图。另外，对于与第1实施例相同的构成部件赋予相同符号。
第4实施例的激光扫描型荧光显微镜是第1实施例的变形例，光源部1_由激光光源1a和镜头1d构成。在隔着分色镜16的电控光束扫描镜3b的相反侧设有：镜头22、光传送装置21、镜头23和检测光学系统7’。
光传送装置21由单模光纤或多模光纤等光纤构成。光传送装置21的光纤端面与标本面位置共轭，光纤端面的芯径成为共焦针孔，所以光源部1_的针孔1c和检测器7’的针孔7c可以撤离光路，或者形成为直径相对于衍射直径充分大。在光传送装置21为多模光纤时，光纤芯径大于衍射直径，所以共焦效果较弱，但可以取入明亮的荧光像，所以可以根据观察目的选择光纤。
并且，在这些各个实施例示出的本发明的激光扫描型荧光显微镜中，使通过扫描装置(扫描部3)被偏向的平行光束通过光瞳投影镜头6而中继到中间像位置。
此处，如果由多个镜头构成光瞳投影镜头6，构成为使配置于最靠近扫描装置侧的镜头面的凹面向着扫描装置侧，配置于最靠近中间像侧的镜头面的凹面向着中间像侧，则可以良好地校正中间像中的光学性能。
并且，在上述各个实施例示出的本发明的激光扫描型荧光显微镜中，当把从物镜2的光瞳的位于扫描装置附近的共轭位置到成像镜头5的中间像位置的距离设为D3，把光瞳投影镜头6的焦距设为Fe时，优选满足下述条件式(2)。
0.2≤Fe/D3≤0.5    (2)
如果满足条件式(2)，则可以使光瞳投影镜头的光学性能良好，同时缩短从扫描装置到中间像位置的距离，可以使装置小型化。
如果超过条件式(2)的上限值，则扫描装置和光瞳投影镜头的距离变短，光瞳投影镜头和扫描装置的间隔过短而导致干涉。
另一方面，如果低于条件式(2)的下限值，则从扫描装置到中间像位置的总长过长，难以使装置小型化。
并且，在上述各个实施例的激光扫描型荧光显微镜中，由多个透镜组构成，具有至少一个接合镜头，该接合镜头是正镜头和负镜头的接合镜头，当把该接合镜头中的正镜头的色散系数设为vp，把成像镜头5的焦距设为FTL，把从物镜2的肩部位置到中间像位置的距离设为D1时，优选满足下述条件式(3)、(4)。
0.4≤FTL/D1≤1    (3)
80≤vp            (4)
如果满足条件式(3)，则可以缩短从物镜的肩部位置到中间像位置的距离，可以使装置小型化。如果满足条件式(4)，则可以缩短焦距，从而可以良好地进行产生的球面像差、轴上色差的校正，能够进行可见区域～近红外区域的共焦荧光观察。
此处，在本发明中构成共焦荧光显微镜时，实际上在获取的图像中，球面像差或轴上色差不被取作图像，而是给各波长和观察区域内的波像差带来影响。如果本发明的光学系统的波像差良好，则从检测器获得的图像是高析像度、高S/N。因此，通过良好地校正球面像差或轴外像差，其结果可以良好地校正波像差，这对于下述条件式中记述的各像差也相同。
如果超过条件式(3)的上限值，则物镜和成像镜头的间隔变得过短，难以配置用于改变物镜的动作距离的对焦机构部。
另一方面，如果低于条件式(3)的下限值，则从试料到扫描装置的总长变得过长，难以使装置小型化。
如果低于条件式(4)的下限值，则难以进行在物镜光学系统中产生的轴上色差、球面像差的校正，难以进行激励光波长从可见区域～近红外光的共焦荧光观察。
并且，在上述各个实施例的激光扫描型显微镜中，成像镜头5至少由中间像侧的前组和物镜侧的后组这两个透镜组构成，成像镜头5的前组透镜组具有至少一个负镜头，当把成像镜头5的后组的焦距设为FTL1，把成像镜头5的前组和成像镜头5的后组的间隔设为D2时，优选满足下述条件式(5)、(6)。
0.4≤D2/FTL≤1        (5)
0.7≤FTL1/FTL≤1.5    (6)
这样，如果由两个透镜组构成成像镜头5，则可以利用后组来校正像差以消除前组的像差，通过进行在活体内的状态下的观察，可以获得合适的激光扫描型荧光显微镜。
并且，如果满足条件式(5)和(6)，则可以进一步校正像散和彗差及放大色差。
如果超过条件式(5)的上限值，则前组的透镜组过于接近中间像位置，由于镜头面的损伤或尘埃的影响，将使像质劣化，所以不适合。
另一方面，如果低于条件式(5)的下限值，则轴上色差和轴外彗差恶化，所以不适合。
如果超过条件式(6)的上限值，则后组的放大倍率过弱，难以进行色球面像差、彗差的校正。
另一方面，如果超过条件式(6)的下限值，则后组的放大倍率过强，难以进行轴上色差和彗差的校正。
以下，说明本发明的激光扫描型显微镜的光瞳投影镜头及物镜光学系统(成像镜头和物镜)的实施例。另外，各实施例的光学系统适用于图2～图7所示的各实施例的激光扫描型荧光显微镜。并且，在各实施例的说明中，为了便于说明，进行与图2～图7所示的光学系统的方向反向的表示。
第1实施例
图8是沿着光轴的剖面图，表示本发明的第1实施例的激光扫描型荧光显微镜中的光瞳投影光学系统和物镜光学系统的结构。
在第1实施例的激光扫描型荧光显微镜中，光瞳投影光学系统6从扫描装置侧(纸面的左侧)起依次由以下部分构成：凹面向着扫描装置侧的平凹透镜L61和凸面向着中间像侧的平凸透镜L62的放大倍率较弱的接合正镜头；双凸透镜L63和凹面向着扫描装置侧的负凹凸透镜L64的接合正镜头；双凸透镜L65；双凸透镜L66；和双凹透镜L67。
成像镜头5从中间像侧起依次由前组G51和后组G52构成。
前组G51从中间像侧起依次由凹面向着中间像侧的正凹凸透镜L51、和凸面向着中间像侧的负凹凸透镜L52构成。
后组G52从中间像侧起依次由双凸透镜L53、凹面向着试料10侧的平凹透镜L54和双凸透镜L55的接合正镜头构成。
物镜2从中间像侧起依次由以下部分构成：双凸透镜L21和双凹透镜L22的接合负凹凸镜头；双凹透镜L23和双凸透镜L24的接合正凹凸镜头；负凹凸透镜L25和双凸透镜L26和负凹凸透镜L27的接合负镜头；双凸透镜L28和双凹透镜L29和双凸透镜L30的接合正镜头；正凹凸透镜L31；以及正凹凸透镜L32和正凹凸透镜L33的接合正镜头。
所述物镜是水浸物镜，是数值孔径0.8、动作距离3.3mm、齐焦距离45mm的物镜。
物镜2构成为可相对于本发明的激光扫描型荧光显微镜进行更换，通过改变物镜的倍率可以变更观察范围。
另外，由于物镜2是水浸物镜，所以通过与在活体内的状态下的本发明的激光扫描型荧光显微镜组合，可以在标本存活的状态下获得明亮的荧光像，所以比较适合。
例如，在观察老鼠等的脑神经细胞时，在老鼠头部打开大约可以观察脑神经细胞的孔，利用平行平面板的玻璃等光学部件堵住打开了孔的头部，通过头部的孔，把水浸物镜与本发明的激光扫描型荧光显微镜结合起来进行观察，由此可以获得来自脑神经细胞的荧光图像。而且，由于老鼠头部的观察用孔被玻璃等光学部件堵住，所以能够进行老鼠存活状态下的观察，对癌细胞等的生长和细胞的功能探明等各种应用有效。
并且，通过根据标本改变物镜的倍率和用途，不仅可用于在活体内的状态下的观察，还可以作为小型化的激光扫描型荧光显微镜，用于各种用途。
下面，示出构成第1实施例的光学系统的光学部件的数值数据。另外，在第1实施例的数值数据中，r1、r2…表示各个镜头面的曲率半径，d1、d2、…表示各个镜头的壁厚或空气间隔，nd1、nd2、…表示各个镜头的d线处的折射率，vd1、vd2、…表示各个镜头的色散系数。第1面是物镜的光瞳共轭位置，来自物点无限远的光束入射于此。物镜是水浸物镜，数值孔径0.8、动作距离3.3mm、齐焦距离45mm。
这些记号对以下各个实施例都通用。
数值数据1
r1＝∞          d1＝14.3728
r2＝-6.588      d2＝3.9       nd2＝1.48749      vd2＝70.23
r3＝∞          d3＝3.48      nd3＝1.497        vd3＝81.54
r4＝-9.162      d4＝0.2
r5＝125.679     d5＝3.52      nd5＝1.43875      vd5＝94.93
r6＝-8.85       d6＝1         nd6＝1.7725       vd6＝49.6
r7＝-20.953     d7＝0.2
r8＝21.356      d8＝3.62      nd8＝1.43875      vd8＝94.93
r9＝-21.356     d9＝1.91
r10＝13.127     d10＝2.39      nd10＝1.497       vd10＝94.93
r11＝-282.633   d11＝3.8
r12＝-27.852    d12＝1         nd12＝1.755       vd12＝52.32
r13＝12.42      d13＝10.1024
r14＝∞(中间像) d14＝9
r15＝-11.68     d15＝1.85      nd15＝1.497       vd15＝81.54
r16＝-7.6       d16＝0.25
r17＝24.968     d17＝0.78      nd17＝1.51742     vd17＝52.43
r18＝13.675     d18＝67.5334
r19＝186.465    d19＝3.5       nd19＝1.43875     vd19＝94.93
r20＝-126.462    d20＝0.25
r21＝∞          d21＝3.5      nd21＝1.741      vd21＝52.64
r22＝52.265      d22＝2.98     nd22＝1.43875    vd22＝94.93
r23＝-37.182     d23＝16.23
r24＝∞(ob肩部)  d24＝-2.2345
r25＝7.1701      d25＝2.2311   nd25＝1.51884    vd25＝40.75
r26＝-40.9891    d26＝2.8243   nd26＝1.50378    vd26＝66.81
r27＝3.3957      d27＝4.9475
r28＝-6.0168     d28＝1.7182   nd28＝1.52944    vd28＝51.72
r29＝9.3327      d29＝7.3934   nd29＝1.497      vd29＝81.54
r30＝-7.1338     d30＝0.2
r31＝40.7756     d31＝1.1467   nd31＝1.755      vd31＝52.32
r32＝8.0004      d32＝5.7699   nd32＝1.43875    vd32＝94.93
r33＝-9.8515     d33＝1        nd33＝1.59551    vd33＝39.26
r34＝-18.0562    d34＝0.2
r35＝18.8453     d35＝3.783    nd35＝1.43875    vd35＝94.93
r36＝-13.4657    d36＝1.3      nd36＝1.7725     vd36＝49.6
r37＝38.9003     d37＝3.2938   nd37＝1.497      vd37＝81.54
r38＝-12.2456    d38＝0.2
r39＝8.6474      d39＝2.9067   nd39＝1.56907    vd39＝71.3
r40＝15.3871     d40＝0.2
r41＝6.2872      d41＝3.3861   nd41＝1.7725     vd41＝49.6
r42＝5.4004      d42＝1.4337   nd42＝1.51633    vd42＝64.14
r43＝80    d43＝3.3    nd43＝1.33304    vd43＝55.79
r44＝∞    d44＝0      nd44＝1.33304    vd44＝55.79
第2实施例
图9是沿着光轴的剖面图，表示本发明的第2实施例的激光扫描型荧光显微镜中的光瞳投影光学系统和物镜光学系统的光学结构。
在第2实施例的激光扫描型荧光显微镜中，光瞳投影光学系统6从扫描装置侧(纸面的左侧)起依次由以下部分构成：凹面朝向扫描装置侧的平凹透镜L61和凸面朝向中间像侧的平凸透镜L62的放大倍率较弱的接合正镜头；双凸透镜L63和凹面朝向扫描装置侧的负凹凸透镜L64的接合正镜头；双凸透镜L65；双凸透镜L66；和双凹透镜L67。
成像镜头5从中间像侧起依次由前组G51和后组G52构成。
前组G51从中间像侧起依次由凹面朝向中间像侧的正凹凸透镜L51、和凸面朝向中间像侧的负凹凸透镜L52构成。
后组G52从中间像侧起依次由双凹透镜L53’和双凸透镜L54’的接合负镜头、和双凸透镜L55构成。
物镜2与第1实施例相同，从中间像侧起依次由以下部分构成：双凸透镜L21和双凹透镜L22的接合负凹凸镜头；双凹镜头L23和双凸镜头L24的接合正凹凸镜头；负凹凸镜头L25和双凸镜头L26和负凹凸镜头L27的接合负镜头；双凸镜头L28和双凹镜头L29和双凸镜头L30的接合正镜头；正凹凸镜头L31；正凹凸镜头L32和正凹凸镜头L33的接合正镜头。所述物镜是水浸物镜，是数值孔径0.8、动作距离3.3mm、齐焦距离45mm的物镜。
下面，示出构成第2实施例的光学系统的光学部件的数值数据。
数值数据2
r1＝∞        d1＝9.7843
r2＝-4.624    d2＝1n    nd2＝1.48749    vd2＝70.23
r3＝∞        d3＝3.04  nd3＝1.497      vd3＝81.54
r4＝-6.051     d4＝0.2
r5＝38.988     d5＝3.8      nd5＝1.43875    vd5＝94.93
r6＝-6.186     d6＝1.2      nd6＝1.7725     vd6＝49.6
r7＝-13.818    d7＝0.2
r8＝12.667     d8＝3.19     nd8＝1.43875    vd8＝94.93
r9＝-15.719    d9＝1.75
r10＝8.402     d10＝2.44    nd10＝1.497      vd10＝81.54
r11＝-79.63    d11＝0.98
r12＝-19.748   d12＝1.1     nd12＝1.741      vd12＝52.64
r13＝6.843     d13＝5.8022
r14＝∞(中间像)d14＝8.4919
r15＝-22.689   d15＝3.82    nd15＝1.48749    vd15＝70.23
r16＝-9.23     d16＝0.15
r17＝20.762    d17＝0.8     nd17＝1.51742    vd17＝52.43
r18＝11.803    d18＝37.613
r19＝-30.848   d19＝1.8     nd19＝1.7725     vd19＝49.6
r20＝188.334   d20＝3.11    nd20＝1.43875    vd20＝94.93
r21＝-21.518   d21＝0.25
r22＝852.75    d22＝3.05    nd22＝1.497      vd22＝81.54
r23＝-26.986   d23＝11.122
r24＝∞(ob肩部)d24＝-2.2345
r25＝7.1701    d25＝2.2311  nd25＝1.51884    vd25＝40.75
r26＝-40.9891  d26＝2.8243  nd26＝1.50378    vd26＝66.81
r27＝3.3957     d27＝4.9475
r28＝-6.0168    d28＝1.7182     nd28＝1.52944     vd28＝51.72
r29＝9.3327     d29＝7.3934     nd29＝1.497       vd29＝81.54
r30＝-7.1338    d30＝0.2
r31＝40.7756    d31＝1.1467     nd31＝1.755       vd31＝52.32
r32＝8.0004     d32＝5.7699     nd32＝1.43875     vd32＝94.93
r33＝-9.8515    d33＝1          nd33＝1.59551     vd33＝39.26
r34＝-18.0562   d34＝0.2
r35＝18.8453    d35＝3.783      nd35＝1.43875     vd35＝94.93
r36＝-13.4657   d36＝1.3        nd36＝1.7725      vd36＝49.6
r37＝38.9003    d37＝3.2938     nd37＝1.497       vd37＝81.54
r38＝-12.2456   d38＝0.2
r39＝8.6474     d39＝2.9067     nd39＝1.56907     vd39＝71.3
r40＝15.3871    d40＝0.2
r41＝6.2872     d41＝3.3861     nd41＝1.7725      vd41＝49.6
r42＝5.4004     d42＝1.4337     nd42＝1.51633     vd42＝64.14
r43＝80         d43＝3.3        nd43＝1.33304     vd43＝55.79
r44＝∞         d44＝0          nd44＝1.33304     vd44＝55.79
第3实施例
图10是沿着光轴的剖面图，表示本发明的第3实施例的激光扫描型荧光显微镜的光瞳投影光学系统和物镜光学系统的光学结构。
在第3实施例的激光扫描型荧光显微镜中，光瞳投影光学系统6从扫描装置侧(纸面的左侧)起依次由以下部分构成：凹面朝向扫描装置侧的负凹凸透镜L61’和凹面朝向扫描装置侧的正凹凸透镜L62’的放大倍率较弱的接合正镜头；双凸透镜L63和双凹透镜L64和双凸透镜L65的接合正镜头；双凸透镜L66；凸面朝向扫描装置侧的负凹凸透镜L67’和双凸透镜L68和双凹透镜L69的接合负镜头。
成像镜头5从中间像侧起依次由前组G51和后组G52构成。
前组G51从中间像侧起依次由凹面朝向中间像侧的正凹凸透镜L51、和凸面朝向中间像侧的负凹凸透镜L52构成。
后组G52从中间像侧起依次由双凹透镜L53’和双凸透镜L54’的接合镜头、和双凸透镜L55构成。
物镜2与第1实施例相同，从中间像侧起依次由以下部分构成：双凸透镜L21和双凹透镜L22的接合负凹凸镜头；双凹透镜L23和双凸透镜L24的接合正凹凸镜头；负凹凸透镜L25和双凸透镜L26和负凹凸透镜L27的接合负镜头；双凸透镜L28和双凹透镜L29和双凸透镜L30的接合正镜头；正凹凸透镜L31；以及正凹凸透镜L32和正凹凸透镜L33的接合正镜头。所述物镜是水浸物镜，是数值孔径0.8、动作距离3.3mm、齐焦距离45mm的物镜。
下面，示出构成第3实施例的光学系统的光学部件的数值数据。
数值数据3
r1＝∞        d1＝7.4167
r2＝-4.0824   d2＝1.0919    nd2＝1.603    vd2＝65.44
r3＝-8.3801   d3＝1.7878    nd3＝1.7725   vd3＝49.6
r4＝-5.7535   d4＝0.2
r5＝25.6339   d5＝2.8925    nd5＝1.43875  vd5＝94.93
r6＝-6.4112   d6＝1         nd6＝1.7725   vd6＝49.6
r7＝137.8602  d7＝2.3153    nd7＝1.497    vd7＝81.54
r8＝-9.4621   d8＝0.2
r9＝10.6954   d9＝2.4857    nd9＝1.497    vd9＝81.54
r10＝-26.6514     d10＝0.15
r11＝6.9368       d11＝1.5367    nd11＝1.7725    vd11＝49.6
r12＝3.8697       d12＝3.2119    nd12＝1.497     vd12＝81.54
r13＝-11.1848     d13＝1.8514    nd13＝1.755     vd13＝52.32
r14＝6.5045       d14＝3.935
r15＝∞           d15＝5
r16＝-63.258      d16＝7.6       nd16＝1.603     vd16＝65.44
r17＝-14.383      d17＝0.15
r18＝21.994       d18＝1.2       nd18＝1.51742   vd18＝52.43
r19＝13.279       d19＝23.5638
r20＝-26.882      d20＝1.6       nd20＝1.788     vd20＝47.37
r21＝75.482       d21＝3.42      nd21＝1.43875   vd21＝94.93
r22＝-18.536      d22＝0.15
r23＝141.209      d23＝7         nd23＝1.497     vd23＝81.54
r24＝-22.954      d24＝9
r25＝∞(ob肩部)   d25＝-2.2345
r26＝7.1701       d26＝2.2311    nd26＝151884    vd26＝40.75
r27＝-40.9891     d27＝2.8243    nd27＝1.50378   vd27＝66.81
r28＝3.3957       d28＝4.9475
r29＝-6.0168      d29＝1.7182    nd29＝1.52944   vd29＝51.72
r30＝9.3327       d30＝7.3934    nd30＝1.497     vd30＝81.54
r31＝-7.1338      d31＝0.2
r32＝40.7756    d32＝1.1467     nd32＝1.755     vd32＝52.32
r33＝8.0004     d33＝5.7699     nd33＝1.43875   vd33＝94.93
r34＝-9.8515    d34＝1          nd34＝1.59551   vd34＝39.26
r35＝-18.0562   d35＝0.2
r36＝18.8453    d36＝3.783      nd36＝1.43875   vd36＝94.93
r37＝-13.4657   d37＝1.3        nd37＝1.7725    vd37＝49.6
r38＝38.9003    d38＝3.2938     nd38＝1.497     vd38＝81.54
r39＝-12.2456   d39＝0.2
r40＝8.6474     d40＝2.9067     nd40＝1.56907   vd40＝71.3
r41＝15.3871    d41＝0.2
r42＝6.2872     d42＝3.3861     nd42＝1.7725    vd42＝49.6
r43＝5.4004     d43＝1.4337     nd43＝1.51633   vd43＝64.14
r44＝80         d44＝3.3        nd44＝1.33304   vd44＝55.79
r45＝∞         d45＝0          nd45＝1.33304   vd45＝55.79
下面，表1中示出上述各个实施例的激光扫描型显微镜的条件式中使用的数值参数。表2示出各个实施例的各个波长时的波像差。物镜的数值孔径是0.8，焦点距离是4.5mm，观察范围是在标本侧像高0.15的水浸物镜。表3表示把各个实施例的激光扫描显微镜用作图6所示的第3实施例的光传送装置18、21使用多模光纤的激光扫描型显微镜时的数值参数。另外，由于激励光和荧光的波长差极小，所以在表3中为了方便使激励光和荧光的波长相同。
表1
  第1实施例  第2实施例   第3实施例
  光瞳投影镜头焦距：Fe   18.01  12   9.36
  成像镜头焦距：FTL   75  50   38.99
  从光瞳到试料的距离：L   200.37   149.96   133.76
  物镜齐焦距离：D   45   45   45
  物镜前组和后组的距离：D2   67.53   37.61   23.56
  光瞳投影镜头总长：D3   49.5   34.99   30.08
  从物镜肩部到中间像的距离：D1   105.87   70.20   58.68
  成像镜头前组焦距：FTL1   85.44   62.51   48.91
  条件式(1)：D/L   0.22   0.30   0.34
  条件式(2)：Fe/D3   0.36   0.35   0.31
  条件式(3)：FTL/D1   0.71   0.71   0.66
  条件式(4)：vp   95.00   95.00   95.00
  条件式(5)：D2/FTL   0.90   0.75   0.60
  条件式(6)：FTL1/FTL   1.14   1.25   1.25
表2
  各波长(nm)时的波像差λ   435.8nm   486.13nm   546.07nm   587.56nm   656.27nm   800nm   1000nm
  实施例1 IH＝0IH＝0.075IH＝0.15   0.0257   0.0168   0.0068   0.0019   0.0065   0.015   0.0206
  0.0525   0.033   0.0131   0.0148   0.0147   0.0203   0.0248
  0.0796   0.0858   0.0655   0.055   0.0311   0.009   0.0036
  实施例2 IH＝0IH＝0.075IH＝0.15   0.0258   0.0164   0.0061   0.0033   0.0096   0.0178   0.0243
  0.0551   0.037   0.023   0.0181   0.016   0.0212   0.0259
  0.1   0.1   0.082   0.0692   0.0456   0.0186   0.0051
  实施例3 IH＝0IH＝0.075IH＝0.15   0.0306   0.0317   0.0262   0.0221   0.0126   0.0188   0.0256
  0.0476   0.0286   0.0188   0.0165   0.0155   0.0219   0.0269
  0.0215   0.0815   0.0683   0.0627   0.0375   0.0152   0.0269
表3(各实施例通用)
  φex   9   9   9   9   9
  φem   18   36   50   90   108
  φex/φem   2   4   5.5   10   12
  NAex   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1
  NAem   0.1   0.1   0.2   0.2   0.2
  λex、λem_400nm时
  0.61×(λex/NAex)   2.4   2.4   2.4   2.4   2.4
  0.61×(λem/NAem)   2.4   2.4   1.2   1.2   1.2
  λex、λem_1000nm时
  0.61×(λex/NAex)   6.1   6.1   6.1   6.1   6.1
  0.61×(λem/NAem)   6.1   6.1   3.1   3.1   3.1
本发明的激光扫描型荧光显微镜小型且操作性良好，能够以从可见区域到近红外区域的波长，高精度地进行仍存活的试料状态(在活体内的状态)下的观察，极具实用性。

Claims (14)

1.一种激光扫描型荧光显微镜，具有：激光光源部；物镜光学系统，其把来自所述激光光源部的激励光聚光于试料上；扫描装置，其在试料面上扫描来自所述激光光源部的激励光；光瞳投影镜头，其配置在所述扫描装置和所述物镜光学系统之间；以及检测光学系统，其检测从试料发出并经过所述物镜光学系统和所述光瞳投影镜头的荧光，所述物镜光学系统具有物镜和用于形成试料的中间像的成像镜头，所述物镜的后侧焦点位置构成为通过所述成像镜头和所述光瞳投影镜头而在所述扫描装置的附近位置共轭，其特征在于，当把所述物镜的齐焦距离设为D，把从试料面到所述物镜的后侧焦点位置的、配置于所述扫描装置附近的共轭位置的距离设为L时，满足下述条件：
0.15≤D/L≤0.5。
2.根据权利要求1所述的激光扫描型荧光显微镜，其特征在于，具有光传送装置，其把来自所述激光光源部的激励光引导到所述扫描装置。
3.根据权利要求1或2所述的激光扫描型荧光显微镜，其特征在于，
所述光瞳投影镜头由多个透镜组构成，最靠近所述扫描装置侧的镜头面的凹面向着所述扫描装置侧，最靠近中间像侧的镜头面的凹面向着中间像侧，
当把从所述物镜的光瞳的位于所述扫描装置附近的共轭位置到所述成像镜头的中间像位置的距离设为D3，把所述光瞳投影镜头的焦距设为Fe时，满足下述条件：
0.2≤Fe/D3≤0.5。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的激光扫描型荧光显微镜，其特征在于，由多个透镜组构成，具有至少一个接合镜头，该接合镜头是正镜头和负镜头的接合镜头，当把所述接合镜头中的正镜头的色散系数设为vp，把所述成像镜头的焦距设为FTL，把从所述物镜的肩部位置到中间像位置的距离设为D1时，满足下述两个条件：
0.4≤FTL/D1≤1
80≤vp。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的激光扫描型荧光显微镜，其特征在于，所述成像镜头至少由中间像侧的前组和物镜侧的后组这两个透镜组构成，所述成像镜头的前组透镜组具有至少一个负镜头，当把所述成像镜头的后组的焦距设为FTL1，把所述成像镜头的前组和所述成像镜头的后组的间隔设为D2时，满足下述两个条件：
0.4≤D2/FTL≤1
0.7≤FTL1/FTL≤1.5。
6.根据权利要求1所述的激光扫描型荧光显微镜，其特征在于，具有：第1多模光纤，其把来自所述激光光源部的激励光引导到所述扫描装置；第2多模光纤，其把来自试料的荧光引导到所述检测光学系统；第1镜头，其使所述激励光向所述第1多模光纤入射；以及第2镜头，其使所述荧光向所述第2多模光纤入射，当把所述第1多模光纤的芯径设为φex，把所述第2多模光纤的芯径设为φem，把通过所述第1镜头入射到所述第1多模光纤的数值孔径设为NAex，把所述激励波长设为λex，把通过所述第2镜头入射到所述第2多模光纤的数值孔径设为NAem，把所述荧光波长设为λem时，满足下述全部条件：
2≤φem/φex≤12
0.61×(λex/NAex)＜φex
0.61×(λem/NAem)＜φem。
7.根据权利要求1或2所述的激光扫描型荧光显微镜，其特征在于，具有光传送装置，其把经过所述光瞳投影镜头的来自试料的荧光引导到所述检测光学系统。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的激光扫描型荧光显微镜，其特征在于，具有光传送光学系统，其把来自所述激光光源部的激励光引导到所述扫描装置，并且把来自所述试料的荧光引导到所述检测光学系统。
9.根据权利要求1～7中任一项所述的激光扫描型荧光显微镜，其特征在于，具有：第1光传送装置，其把来自所述激光光源部的激励光引导到所述扫描装置；和第2光传送装置，其把来自所述试料的荧光引导到所述检测光学系统。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的激光扫描型荧光显微镜，其特征在于，所述物镜是水浸物镜。
11.根据权利要求1～7中任一项所述的激光扫描型荧光显微镜，其特征在于，激光光源由半导体激光器构成。
12.根据权利要求1～7中任一项所述的激光扫描型荧光显微镜，其特征在于，所述检测器构成于显微镜主体部。
13.根据权利要求1所述的激光扫描型荧光显微镜，其特征在于，具有：第1多模光纤，其把来自所述激光光源部的激励光引导到所述扫描装置；第2多模光纤，其把来自试料的荧光引导到所述检测光学系统；第1镜头，其使所述激励光向所述第1多模光纤入射；以及第2镜头，其使所述荧光向所述第2多模光纤入射，当把所述第1多模光纤的芯径设为φex，把所述第2多模光纤的芯径设为φem，把通过所述第1镜头入射到所述第1多模光纤的数值孔径设为NAex，把所述激励波长设为λex，把通过所述第2镜头入射到所述第2多模光纤的数值孔径设为NAem，把所述荧光波长设为λem时，满足下述全部条件：
4≤φem/φex≤10
0.61×(λex/NAex)＜φex
0.61×(λem/NAem)＜φem。
14.一种激光扫描型荧光显微镜，具有：激光光源部；物镜光学系统，其把来自所述激光光源部的激励光聚光于试料上；扫描装置，其在试料面上扫描来自所述激光光源部的激励光；光瞳投影镜头，其配置在所述扫描装置和所述物镜光学系统之间；以及检测光学系统，其检测从试料发出并经过所述物镜光学系统和所述光瞳投影镜头的荧光，其特征在于，所述激光扫描型荧光显微镜具有：第1多模光纤，其把来自所述激光光源部的激励光引导到所述扫描装置；第2多模光纤，其把来自试料的荧光引导到所述检测光学系统；第1镜头，其使所述激励光向所述第1多模光纤入射；以及第2镜头，其使所述荧光向所述第2多模光纤入射，当把所述第1多模光纤的芯径设为φex，把所述第2多模光纤的芯径设为φem，把通过所述第1镜头入射到所述第1多模光纤的数值孔径设为NAex，把所述激励波长设为λex，把通过所述第2镜头入射到所述第2多模光纤的数值孔径设为NAem，把所述荧光波长设为λem时，满足下述全部条件：
2≤φem/φex≤12
0.61×(λex/NAex)＜φex
0.61×(λem/NAem)＜φem。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101419335B (zh) * 2007-10-22 2013-06-12 泰肯贸易股份公司 用于荧光测量的激光扫描装置
CN106814445A (zh) * 2015-10-14 2017-06-09 阿贝里奥仪器有限责任公司 扫描头以及带有扫描头的装置
CN110082898A (zh) * 2019-04-24 2019-08-02 中国科学院自动化研究所 荧光显微镜镜头及荧光显微镜
CN110192101A (zh) * 2017-01-19 2019-08-30 浜松光子学株式会社 观察装置及观察方法
CN113646686A (zh) * 2019-03-28 2021-11-12 浜松光子学株式会社 共聚焦显微镜单元和共聚焦显微镜

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006301599A (ja) * 2005-03-24 2006-11-02 Olympus Corp 微弱光撮像光学系、それを備えた顕微鏡装置、及びそれを備えた顕微鏡システム
JP2007041510A (ja) * 2005-06-28 2007-02-15 Olympus Corp 観察装置、及びそれを備えた観察システム
US8218918B2 (en) * 2007-03-26 2012-07-10 Trex Enterprises Corp Optical fiber switch with movable lens
US8111455B2 (en) * 2007-11-26 2012-02-07 Olympus Corporation Light source apparatus and laser scanning microscope
US9459415B2 (en) 2008-11-18 2016-10-04 Stryker Corporation Endoscopic LED light source having a feedback control system
JP5449947B2 (ja) * 2009-09-25 2014-03-19 オリンパス株式会社 対物光学系
JP5466876B2 (ja) * 2009-05-14 2014-04-09 オリンパス株式会社 画像取得装置、画像取得装置の制御方法、及び顕微鏡システム
JP5495740B2 (ja) * 2009-12-02 2014-05-21 オリンパス株式会社 共焦点走査型顕微鏡
WO2014152757A2 (en) 2013-03-15 2014-09-25 Stryker Corporation Endoscopic light source and imaging system
JP6274952B2 (ja) * 2013-04-24 2018-02-07 オリンパス株式会社 液浸顕微鏡対物レンズ及びそれを用いた顕微鏡
DE102015100695A1 (de) * 2015-01-19 2016-07-21 Carl Zeiss Ag Optische Anordnung für ein Laser-Scanner-System
US10690904B2 (en) 2016-04-12 2020-06-23 Stryker Corporation Multiple imaging modality light source
EP3538941A4 (en) 2016-11-10 2020-06-17 The Trustees of Columbia University in the City of New York METHODS FOR FAST IMAGING OF HIGH RESOLUTION LARGE SAMPLES
CN111381355B (zh) * 2018-12-29 2022-08-02 北京雅谱光仪科技有限公司 光学成像装置和方法
CN110632750B (zh) * 2019-08-30 2024-01-12 北京临近空间飞行器系统工程研究所 荧光显微光学系统和荧光染色细胞扫描及分析系统
WO2023106222A1 (ja) * 2021-12-08 2023-06-15 株式会社ニコン 走査型顕微鏡

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2513862B2 (ja) * 1988-10-11 1996-07-03 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー 走査型レ−ザ顕微鏡装置
US5386112A (en) * 1990-06-29 1995-01-31 Dixon; Arthur E. Apparatus and method for transmitted-light and reflected-light imaging
JPH07117647B2 (ja) * 1992-05-25 1995-12-18 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 走査対物レンズ
US5612818A (en) * 1993-09-08 1997-03-18 Nikon Corporation Confocal microscope
US6134002A (en) * 1999-01-14 2000-10-17 Duke University Apparatus and method for the rapid spectral resolution of confocal images
JP2001059939A (ja) * 1999-06-14 2001-03-06 Olympus Optical Co Ltd フォトマルチプライヤの感度調整方法、該感度調整方法を採用した走査型レーザ顕微鏡および感度調整プログラムを記録した記録媒体
JP2001117007A (ja) * 1999-10-21 2001-04-27 Nikon Corp レーザ顕微鏡及び共焦点型レーザ走査顕微鏡
US6429968B1 (en) 2000-03-09 2002-08-06 Agere Systems Guardian Corp Apparatus for photoluminescence microscopy and spectroscopy
DE10044636A1 (de) * 2000-09-08 2002-03-21 Leica Microsystems Optische Anordnung zur Beleuchtung von Objekten für konfokale Rastermikroskope
JP2002221663A (ja) 2001-01-29 2002-08-09 Nikon Corp 走査型共焦点顕微鏡
JP4854880B2 (ja) * 2001-07-13 2012-01-18 オリンパス株式会社 レーザー顕微鏡
US7075714B2 (en) * 2002-02-26 2006-07-11 Olympus Corporation Anti-reflection film and microscope having optical element with the same anti-reflection film applied thereto
US6882417B2 (en) * 2002-03-21 2005-04-19 Applied Materials, Inc. Method and system for detecting defects
DE10241472B4 (de) * 2002-09-04 2019-04-11 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Verfahren und Anordnung zur einstellbaren Veränderung von Beleuchtungslicht und/oder Probenlicht bezüglich seiner spektralen Zusammensetzung und/oder Intensität

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101419335B (zh) * 2007-10-22 2013-06-12 泰肯贸易股份公司 用于荧光测量的激光扫描装置
CN106814445A (zh) * 2015-10-14 2017-06-09 阿贝里奥仪器有限责任公司 扫描头以及带有扫描头的装置
CN110192101A (zh) * 2017-01-19 2019-08-30 浜松光子学株式会社 观察装置及观察方法
US11513075B2 (en) 2017-01-19 2022-11-29 Hamamatsu Photonics K.K. Observation device and observation method
CN113646686A (zh) * 2019-03-28 2021-11-12 浜松光子学株式会社 共聚焦显微镜单元和共聚焦显微镜
CN113646686B (zh) * 2019-03-28 2023-10-03 浜松光子学株式会社 共聚焦显微镜单元和共聚焦显微镜
CN110082898A (zh) * 2019-04-24 2019-08-02 中国科学院自动化研究所 荧光显微镜镜头及荧光显微镜

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WO2005052668A1 (ja) 2005-06-09
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