JP2001235684A - 共焦点走査型顕微鏡 - Google Patents
共焦点走査型顕微鏡Info
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Abstract
手段を用いて実現される冒頭に述べた種類の顕微鏡設計
の特性を備えることにある。 【解決手段】特に、励起光(2)を用いて検査対象であ
る対象物(6)を照射するための光源(1)および形成
される検出光を示す少なくとも2つの検出チャネル
(8,9)を有する共焦点走査型顕微鏡のための顕微鏡
設計は、高い信号出力および高い信号対雑音比に関し
て、少なくとも2つの検出チャネルが重ね合わせ装置
(11,12,13,15,17,18)によって、光
学的に重ね合わされることができるように構成される。
Description
査対象である対象物を照射するための光源および形成さ
れた検出光を示している少なくとも2つの検出チャネル
を有する共焦点走査型顕微鏡に関する。
ざまな実施形態が存在する。検査される対象物は、光ビ
ームまたは励起光の助けによって走査される。顕微鏡は
一般に、光源および光源からの光がピンホール絞りの上
に焦点を結ぶようにするための集束光学系を含む。この
場合には、ビームスプリッタ、ビーム制御用の走査装
置、顕微鏡光学系、検出絞り、検出光および/または蛍
光を検出するための検出器が設けられる。
て結合される。光ビームの焦点は、同一平面にある走査
装置の助けによって移動される。このために、傾斜され
た2枚のミラーを使用することが慣例であり、偏光軸は
一般に、互いに垂直に位置するため、一方のミラーはX
軸方向に偏光し、他方のミラーはY軸方向に偏光する。
このような一般に従来のデスキャンニング装置におい
て、試料から来る蛍光または反射光は、同一の走査ミラ
ーによってビームスプリッタへ戻され、次に検出器が位
置する下流の検出絞りの上に焦点を結ぶようにするため
に、ビームスプリッタを通過する。焦点領域から直接出
ていない検出光は、異なる光経路をとり、検出絞りを通
過しない。
て、集光器側で検出することもできる。この場合には、
検出光ビームは、走査ミラーを介して検出器に伝達され
ない。このような装置は、非デスキャニング(non-desc
annnig)装置として示されている。
から圧倒的な割合の高い確率で生じることから、絞り装
置の助けによって、隣接領域からの蛍光光子および集光
領域からの蛍光光子をさらに微分する必要がない。しか
し、透過光の検出および/または蛍光の集光器側の検出
も、単一光子励起の場合には有用である場合もある。
開第0 627 643 A1号から、デスキャニング
検出器および非デスキャニング検出器の信号の電子増加
によって、信号出力を増大することが知られている。し
たがって、この場合には、2つの検出チャネルは、電子
的に重ね合わされる。信号の電子的な重ね合わせは、複
雑であり、遅い。特に、使用される検出器は、複雑な方
法で設定されなければならない。
号出力および高い信号対雑音比が簡素な手段を用いて実
現される冒頭に述べた種類の顕微鏡設計の特性を備える
ことにある。
ため、この発明の共焦点走査型顕微鏡では、励起光
(2)を用いて対象物(6)を照射するための光源およ
び少なくとも1つの検出器(19,20,23,24)
を備えた少なくとも1つの検出器組立品を備え、前記検
出光が前記励起光(2)によって前記対象物(6)で発
生され、前記検出光が少なくとも第1および第2の検出
チャネル(8,9)を規定し、重ね合わせ装置(11,
12,13,15,17,18,21,22,25,2
6,27)が、前記第1および第2の検出チャネル
(8,9)を光学的に重ね合わせるために設けられてい
る。
よる共焦点顕微鏡の第1の代表的な実施形態を示してい
る。共焦点顕微鏡は、レーザとして設計される光源1を
有する。光源1は、メインビームスプリッタ3によって
走査装置4へ反射される励起光2を放射する。走査装置
4は、顕微鏡光学系または対物レンズ5によって、対象
物6を通るように励起光ビーム2を誘導する。対象物6
を通過する透過光も対象物6で形成される蛍光も、途中
で集光器側の検出光8を形成する集光器7を通過する。
対象物6によって反射される励起光2および対象物6で
形成される蛍光は、対物レンズ側の検出光9を形成す
る。
ー10によって検出光8を光ファイバ12に放射する放
射光学系11に達する。光ファイバ12の先端に、出力
光学系13が設けられ、ミラー15によってカラービー
ムスプリッタ16に反射される出力検出光14をそこか
ら生じる。また、対物レンズ側の検出光9がカラービー
ムスプリッタ16へ反射され、走査装置4によって誘導
される。換言すれば、検出光9は、デスキャニング光経
路によって伝達される。
系17によって検出器19へ光のスペクトルの低い方の
波長領域を反射する。検出光のスペクトルの高い方の波
長成分は、集束光学系18によって検出器20に達す
る。この場合には、2つの検出器19,20を備え、冒
頭に述べた種類の従来の顕微鏡設計の場合にはすでに存
在するデスキャニング検出器組立品が、利用される。
て、対象物の後部に放射される透過光および蛍光は、光
ファイバ12の助けによってすでに存在する検出器1
9,20に誘導され、走査装置4によって移動している
反射光および蛍光と共に、そこで検出される。
には、カラービームスプリッタ16の助けによって検出
器19,20に供給される異なる波長の光が利用され
る。この場合には、検出器に誘導される透過光および対
象物の後部で放射される蛍光の波長領域は、この検出器
で検出される反射光または蛍光の波長領域に対応するこ
とが好ましい。
るために励起光2を使用する光源1および形成される検
出光8,9を表している少なくとも2つの検出チャネル
を有する共焦点顕微鏡が、実現される。この場合には、
一方の検出チャネルは検出光8を表し、他方のチャネル
は検出光9を表す。高い信号出力および高い信号対雑音
比に関して、共焦点顕微鏡は、少なくとも2つの検出チ
ャネルが重ね合わせ装置によって光学的に重ね合わせる
ことができるような方法で構成される。図1によれば、
具体的に言えば、重ね合わせ装置は、放射光学系11、
光ファイバ12、出力光学系13、ミラー15、集束光
学系17および集束光学系18を有する。
ルの低い法の波長領域は、検出器組立品において光学的
に重ね合わせられる。さらに、透過光および反射光は、
検出器組立品において光学的に重ね合わせられる。
の代表的な実施形態の概略側面図を示している。基本的
な部品について、共焦点顕微鏡は、図1にすでに示され
た第1の代表的な実施形態に対応する。このため、2つ
の代表的な実施形態の同一の構成要素は、同一の参照符
号を用いて標記される。
は、追加の非デスキャニング検出器組立品を備えた共焦
点顕微鏡である。この場合には、走査装置4を通過する
前に、検出光9は、第1の検出チャネルから非デスキャ
ニング検出器組立品へ誘導される。このために、走査装
置4と対物レンズ5との間に、検出光9を本来のビーム
経路から出力するカラービームスプリッタ21が配置さ
れる。
ンズ側に放射される検出光9を検出器組立品にあるカラ
ービームスプリッタ16へさらに誘導するミラー22が
設けられる。集光器側に放射され、対象物6で形成され
る透過光および蛍光を表す検出光8の結合は、図1に示
される第1の代表的な実施形態との類似物によって実現
される。第1の代表的な実施形態で使用される検出器1
9,20の代わりに、図2に示される代表的な実施形態
では検出器23,24が使用される。
には、一方には光ファイバ12を、他方にはミラー22
を備えたミラー装置を利用する組合せが実現される。
の代表的な実施形態の概略図を示している。図3に示さ
れた第3の代表的な実施形態は、図2に示された第2の
代表的な実施形態の類似品によって設計される。唯一の
違いは、対物レンズ側に放射される検出光9がミラーに
よってではなく、放射光学系25、光ファイバ26およ
び出力光学系27によって非デスキャニング検出器組立
品に誘導されることである。その他の点では、第3の代
表的な実施形態の設計は、第2の代表的な実施形態の設
計に対応する。
形態および第3の代表的な実施形態のいずれでも使用さ
れない。
25,27は一般に、レンズを有する。
おいて、重ね合わせ装置は、放射光学系11、光ファイ
バ12、出力光学系13、ミラー15、集束光学系17
および集束光学系18によって形成される。図2に示さ
れる第2の代表的な実施形態において、これらの構成要
素に、さらにカラービームスプリッタ21およびミラー
22が加わる。図3に示される第3の代表的な実施形態
において、重ね合わせ装置の場合の図2に示される第2
の代表的な実施形態と比較した場合、ミラー22は、放
射光学系25、光ファイバ26および出力光学系27に
よって置換される。
および展開するさまざまな可能性がある。このために、
図面を参照されたい。
徴、すなわち、励起光2を用いて対象物6を照射するた
めの光源および少なくとも1つの検出器19,20,2
3,24を備えた少なくとも1つの検出器組立品を備
え、前記検出光が前記励起光2によって前記対象物6で
発生され、前記検出光が少なくとも第1および第2の検
出チャネル8,9を規定し、重ね合わせ装置11,1
2,13,15,17,18,21,22,25,2
6,27が、前記第1および第2の検出チャネル8,9
を光学的に重ね合わせるために設けられるという特徴を
有する顕微鏡設計によって実現される。
て、少なくとも2つの検出チャネルの光学的な重ね合わ
せを実現することである。この場合には、使用される検
出器の複雑な設定は排除される。最後に、光学的な重ね
合わせは、従来の電子追加技術に比べて、迅速な重ね合
わせまたは追加技術を提供する。
ャネルの検出光は、少なくとも1つの検出器を有する共
通の検出器組立品で検出されてもよい。しかし、共通の
検出器組立品において3つ以上の検出チャネルを検出す
ることもできると思われる。
て、検出チャネルの検出光の場合には検出器組立品で光
学的に重ね合わせられることができると思われる。この
場合には、個別の検出チャネルの検出光は、適切な方法
で検出器組立品に供給される。
立品であってもよく、顕微鏡設計においてすでに存在す
ることが多いデスキャニング検出器組立品の光学的な重
ね合わせを利用するために、実際的な方法で実現される
ことができる。したがって、追加的な検出器組立品は必
要とされない。
出器組立品として使用されてもよい。この場合には、す
べての検出チャネルの検出光を検出することができるよ
うな別の組立品を設けるために、本来、デスキャニング
検出器組立品を備えている従来の顕微鏡設計を拡大する
場合に、検出器組立品が必要とされると思われる。
チャネルは、光源に面している対象物の側に放射される
検出光を表してもよく、第2のチャネルは、光源とは反
対方向の対象物の側に放射される検出光を表してもよ
い。第1および第2の検出チャネルは、重ね合わせ装置
によってデスキャニング装置に誘導される。
ルの検出光および第2の検出チャネルの検出光の両方
が、重ね合わせ装置によって検出器組立品に誘導され
る。この場合には、検出器組立品が、デスキャニング検
出器組立品のほかに設けられる。
波長領域を検出することができる複数の検出器を設ける
ことが可能であると思われる。
の高い重ね合わせを確実に行うために、光誘導装置を備
えていてもよい。光誘導装置は、光ファイバであっても
よい。この場合には、特に、ガラスファイバを使用する
ことができる。特に、光誘導装置は、開口数が大きいこ
とが好ましい液体光導体を備えていてもよい。このよう
な光誘導装置は、柔軟性に富み、扱いやすい。
なくとも1つのミラーを備えていてもよい。1つ以上の
レンズが、ミラーまたは複数のミラーに割当てられても
よい。
器組立品には、検出光を異なる波長領域に分割するため
の光分割装置を割当ててもよい。
ッタまたはミラーの利用の別法として、たとえば、ドイ
ツ特許公開第199 02 625 A1号に記載され
るマルチバンド検出器を分割のために使用することも可
能であると思われる。蛍光を複数のスペクトル領域に分
割することはまた、このようなマルチバンド検出器の助
けによって行うこともできる。
点走査型顕微鏡では、励起光を用いて対象物を照射する
ための光源および少なくとも1つの検出器を備えた少な
くとも1つの検出器組立品を備え、前記検出光が前記励
起光によって前記対象物で発生され、前記検出光が少な
くとも第1および第2の検出チャネルを規定し、重ね合
わせ装置が、前記第1および第2の検出チャネルを光学
的に重ね合わせるために設けられるようにしたから、本
発明の目的、すなわち、高い信号出力および高い信号対
雑音比が簡素な手段を用いて実現される冒頭に述べた種
類の顕微鏡設計の特性を備えることができる。
実施形態の概略図を示している。
た本発明による共焦点顕微鏡の第2の代表的な実施形態
の概略図を示している。
た本発明による共焦点顕微鏡の第3の代表的な実施形態
の概略図を示している。
Claims (5)
- 【請求項1】 励起光(2)を用いて対象物(6)を照
射するための光源および少なくとも1つの検出器(1
9,20,23,24)を備えた少なくとも1つの検出
器組立品を備え、前記検出光が前記励起光(2)によっ
て前記対象物(6)で発生され、前記検出光が少なくと
も第1および第2の検出チャネル(8,9)を規定し、
重ね合わせ装置(11,12,13,15,17,1
8,21,22,25,26,27)が、前記第1およ
び第2の検出チャネル(8,9)を光学的に重ね合わせ
るために設けられることを特徴とする共焦点走査型顕微
鏡。 - 【請求項2】 前記検出器組立品が、デスキャニング検
出器組立品であることを特徴とする請求項1に記載の共
焦点走査型顕微鏡。 - 【請求項3】 前記検出器組立品が、非デスキャニング
検出器組立品であることを特徴とする請求項1に記載の
共焦点走査型顕微鏡。 - 【請求項4】 前記第2の検出チャネル(9)の前記検
出光が、対物レンズ(5)と走査装置(4)との間に分
割手段を設けることによって、前記検出器組立品に誘導
されることを特徴とする請求項1に記載の共焦点走査型
顕微鏡。 - 【請求項5】 前記分割手段が、カラービームスプリッ
タ(21)として構成されることを特徴とする請求項4
に記載の共焦点走査型顕微鏡。
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