JP2002023059A - 顕微鏡組立物 - Google Patents

顕微鏡組立物

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JP2002023059A
JP2002023059A JP2001168267A JP2001168267A JP2002023059A JP 2002023059 A JP2002023059 A JP 2002023059A JP 2001168267 A JP2001168267 A JP 2001168267A JP 2001168267 A JP2001168267 A JP 2001168267A JP 2002023059 A JP2002023059 A JP 2002023059A
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irradiation light
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Johann Engelhardt
ヨハン、エンゲルハルト
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    • G02B21/08Condensers
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    • GPHYSICS
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    • G02B21/0004Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/002Scanning microscopes
    • G02B21/0024Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
    • G02B21/0032Optical details of illumination, e.g. light-sources, pinholes, beam splitters, slits, fibers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/32Micromanipulators structurally combined with microscopes

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡素な設計の手段を用いて試料を確実な実時間
観測を行うことができる顕微鏡組立物を提供する。 【解決手段】検査対象である試料(6)の照射用の光ビ
ーム(2)を発生する光源(1)、特にレーザ光源と、
光ビーム(2)を実質的にライン状の照射光ビームに広
げるための手段(3)と、照射光ビームを試料(6)に
誘導するための対物レンズ(5)と、照射光ビームと試
料(6)との相対移動を生じさせるための装置と、を有
する顕微鏡組立物、特に共焦点レーザ走査型顕微鏡が、
簡素な設計によって試料(6)の確実な実時間観測を行
うために具体化され、装置は、照射光ビームが装置によ
って対物レンズのひとみ中で回転可能であるか、または
試料(6)が装置によって少なくとも1次元に移動可能
であるように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、顕微鏡組立物に関
し、さらに詳細には、請求項1の前文で定義された特徴
を備えた共焦点レーザ走査型顕微鏡に関する。
【0002】
【従来の技術】既知の顕微鏡組立物は、共焦点レーザ走
査型顕微鏡として構成されることがよくある。共焦点レ
ーザ走査型顕微鏡法において、試料は、光ビームによっ
て走査される。共焦点走査型顕微鏡は一般に、光源、光
源の光が開口絞りに集光される集光光学系、ビームスプ
リッタ、照射光ビームと試料との相対移動を生じるため
の装置として作用するビーム制御用の走査装置、顕微鏡
光学系、検出用ピンホール、検出光または蛍光を検出す
るための検出器を具備する。照射光は通常、ビームスプ
リッタを介して結合される。光ビームの焦点は一般に、
2枚のミラーを傾斜することによって試料面内を移動さ
れ、一方のミラーがX方向に偏向し、他方のミラーがY
方向に偏向するように、偏向軸は一般に互いに垂直を成
す。最も一般的なデスキャン配置において、検出器が位
置する検出用ピンホールの後で集光するために、試料か
ら来る蛍光または反射光は、走査ミラーを介してビーム
スプリッタに戻り、更にそこを通過する。集光領域から
直接得られない検出光は異なる経路をとり、検出用ピン
ホールを通過しない。したがって、得られるのは、試料
の走査の結果として、3次元像を生じる点データであ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の走査
型顕微鏡は、試料を実時間で観測するため、時間がかか
りすぎる。解像度に応じて、像の走査には1秒以上かか
る。走査動作の速度を上げるために、複数の試料点を同
時に照射することができる。2光子励起の場合につい
て、ドイツ特許第196 53 413号および欧州特
許第0 753 779号に、回転微小レンズディスク
を用いた配置が開示されており、一般に20〜50個の
試料点がフェムト秒パルスによって同時に照射される。
【0004】Jounal of Microscop
y,Vol.181.Part3,March 199
6,pp.253−259には、レーザによって発生さ
れる光ビームが光ビームを広げるための手段によって、
ライン状の照射光ビームに拡大される顕微鏡組立物が開
示されている。これは、試料におけるライン全体をライ
ン状の焦点によって同時に照射することができる。した
がって、走査動作を1次元に縮小することができる。こ
れに関連して、両面ミラーは、照射光ビームと試料との
相対移動を生じるための装置として作用する。言い換え
れば、試料を実時間で観測することができるようにする
ために、光ビームは試料全体にわたって走査される。
【0005】既知の顕微鏡組立物に関して、この種の実
時間観測を実現するためには、通常、顕微鏡組立物に追
加の中間光学系を組合せる必要がある。しかし、この種
の中間光学系は、必然的な結果として光出力の減少を生
じる。光出力のこのような減少のために、試料の確実な
実時間観測を行うことができない場合もある。
【0006】したがって、本発明の目的は、簡素な設計
の手段を用いて試料を確実な実時間観測を行うことがで
きるような初めに述べた種類の顕微鏡組立物について説
明することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、この発明の顕微鏡組立物は、検査対象である試料
の照射用の光ビームを発生する光源、特にレーザ光源
と、前記光ビームを実質的にライン状の照射光ビームに
広げるための手段と、前記照射光ビームを前記試料に誘
導するための対物レンズと、前記照射光ビームと前記試
料との相対移動を生じるための装置と、を有する顕微鏡
組立物、特に共焦点レーザ走査型顕微鏡であって、前記
装置は、前記照射光ビームが前記装置によって対物レン
ズのひとみにおいて回転可能であるか、または前記試料
が前記装置によって少なくとも1次元に移動可能である
ように構成されている。
【0008】
【発明の実施の形態】図1は、斜視概略全体図におい
て、本発明による顕微鏡組立物の具体的な実施形態を示
している。2光子励起用の配置が示されている。光源1
によって発生されるパルス光ビーム2は、円筒レンズ光
学系の形をとる光ビーム2を広げるための手段3によっ
て1つの方向に空間的に拡大され、ダイクロイックビー
ムスプリッタ4によって対物レンズ5の上に向けられ
る。光ビーム2と試料6との相対移動を生じるための装
置によって、ラインごとに試料6を走査することができ
る。検出光7は、集光光学系8によって集光され、CC
Dチップ9によって検出される。信号処理は、表示のた
めに画像データをコンピュータ11に進める電子システ
ムまたはコンピュータユニット10によって行われる。
【0009】示された具体的な実施形態において、光源
1は、レーザ光源である。照射光ビームと試料6との相
対移動を生じるための装置が設けられることが、顕微鏡
組立物に関して不可欠である。試料6の確実な実時間観
測の実現性のために、装置は、照射光ビームが装置によ
って対物レンズのひとみで回転可能であるか、または試
料6が装置によって少なくとも1次元に移動可能である
ように構成される。図1に示された具体的な実施形態に
おいて、光ビーム2は装置によって傾斜可能である。そ
のために、照射系または光源1が装置の傾斜部材に取付
けられる。
【0010】図2は、図1の具体的な実施形態を概略部
分側面図に示している。光ビーム2の傾斜は特に明白で
あり、照射光ビームが対物レンズのひとみ12において
回転可能であるように、傾斜を実現することができる。
2光子励起は、示された具体的な実施形態で起こる。
【0011】図3は、概略側面図に、本発明による顕微
鏡組立物の第2の具体的な実施形態を示しており、第1
の具体的な実施形態と同一の部材には、同一の参照符号
が用いられる。第2の具体的な実施形態において、ビー
ムスプリッタ4またはメインビームスプリッタが、走査
装置または照射光ビームと試料6との相対移動を生じる
ための装置として作用するように傾斜可能に配置され
る。ここでは、その上、照射光ビームは、対物レンズの
ひとみ12において回転される。
【0012】図4は、概略側面図に、本発明による顕微
鏡組立物の第3の具体的な実施形態を示しており、組立
物は、使用者によって直接観測されるように構成され
る。そのため、組立物は、観測者14のための接眼レン
ズ13を備える。第3の具体的な実施形態の構成は、そ
れ以外の点では、第1の具体的な実施形態の構成に対応
する。
【0013】図5は、概略側面図に、本発明による顕微
鏡組立物の第4の具体的な実施形態を示している。これ
は、1光子励起または反射観測用の配置である。そのた
めに、追加光学系15,16が挿入される。
【0014】ライン検出器17が、検出器として設けら
れる。さらに、励起光スリット絞り18または照射スリ
ット絞りのほか、検出スリット絞り19も用いられる。
【0015】照射光ビームと試料6との相対移動を生じ
るための装置が、ビームスプリッタ4の形で、実際のメ
インビームスプリッタ4の後に配置される。したがっ
て、1つのライン検出器17のみを用いれば十分であ
り、ほかの領域に検出器はない。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、請求項1の特徴を有す
る顕微鏡組立物によって上記の目的が実現される。
【0017】本発明によって第一に認識されていること
は、光出力を減少する中間光学系がない場合でも、確実
な実時間観測を行うことができることである。このよう
な目的のために、本発明によれば、さらに、照射光ビー
ムと試料との相対移動を生じるための装置も、照射光ビ
ームが装置によって対物レンズのひとみにおいて回転可
能であるように構成される。この種の配置の場合には、
顕微鏡組立物に中間光学系はそれ以上必要ではない。結
果として、ビーム経路全体において光出力のさらなる減
少がないため、簡素な方式で、光出力損失のない試料の
確実な実時間観測を実現することができる。
【0018】この別法として、照射光ビームと試料との
相対移動を生じるための装置は、試料が装置によって少
なくとも1次元に移動可能であるように構成される。
【0019】照射光ビームと試料との相対移動を生じる
ための装置が、照射光ビームが対物レンズのひとみにお
いて回転可能であるように構成される場合には、装置
は、光源を傾斜するための傾斜素子を備えていてもよ
い。これによって、ビーム経路の起点において光ビーム
を傾斜することができる。これに関連して、ドイツ特許
出願番号第100 04 661.4号から知られてい
るように、傾斜素子または光ビームを摺動するための装
置を使用することができる。
【0020】特に簡素に設計された方式において、装置
は、ビームスプリッタによって構成されてもよい。照射
光ビームがビーム経路に結合されるビームスプリッタを
使用してもよい。
【0021】ビームスプリッタを傾斜するために、装置
は特定の傾斜素子を備えていてもよく、ビームスプリッ
タが傾斜素子に配置されてもよい。本願出願人による開
発に基づく上記の傾斜素子は、傾斜素子として再度利用
されてもよい。これは、対物レンズのひとみにおいて、
光ビームの回転も実現することができる。
【0022】顕微鏡組立物を構成するための別の可能性
は、装置がビームスプリッタの後に配置されるという事
実によって実現されてもよい。尚、ここで重要なこと
は、対物レンズのひとみにおいて光ビームの回転を実現
することができることである。
【0023】さまざまな素子が、ビームスプリッタとし
て使用されてもよい。特に好都合な方式において、ビー
ムスプリッタはダイクロイックフィルタまたはダイクロ
イックビームスプリッタであってもよい。これは、像の
所望の裸眼による観測に関して、励起光から眼を保護す
ることができるであろう。
【0024】具体的な実施形態において、光ビームまた
は励起光はパルス化されてもよい。パルシングの種類
は、特定の用途に適合させることができる。
【0025】さまざまな素子が、光ビームを広げるため
の手段として使用されてもよい。実際の用途において、
円筒光学系を有する光ビームを広げるための手段が特に
簡素で信頼性が高いことがわかっている。
【0026】少なくとも1つのCCDチップの形をとる
検出器が、検出のために設けられてもよい。別法とし
て、少なくとも1つのフォトダイオードアレイの形をと
る検出器が設けられてもよい。多種多様なチップおよび
アレイが、これに関して市場で入手可能である。
【0027】装置または傾斜装置がビームスプリッタま
たはメインビームスプリッタの後に配置される場合に
は、たとえばフォトダイオードセルなどのライン検出器
のみが必要とされる。
【0028】本発明による顕微鏡組立物の場合には、特
に裸眼で直接像を観測することができる。これに関し
て、たとえば適切なフィルタを用いて、励起光、特に励
起レーザ光から眼を保護する必要がある。このために、
メインビームスプリッタまたはビームスプリッタはダイ
クロイックフィルタであってもよい。
【0029】2光子励起に関して、検出スリット絞りを
設ける必要がない。したがって、組立物は、好都合なこ
とに2、3個の機械素子および光学素子に削減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による顕微鏡組立物の具体的な実施形
態の概略斜視図を示している。
【図2】 図1の具体的な実施形態を概略部分側面図に
示している。
【図3】 本発明による顕微鏡組立物の第2の具体的な
実施形態を概略側面図に示している。
【図4】 本発明による顕微鏡組立物の第3の具体的な
実施形態を概略側面図に示している。
【図5】 本発明による顕微鏡組立物の第4の具体的な
実施形態を概略側面図に示している。
【符号の説明】
1 光源、 2 光ビーム、 3 ビームを広げるため
の手段、 4 ビームスプリッタ、 5 対物レンズ、
6 試料、 7 検出光、 8 集光光学系、9 C
CDチップ、 10 コンピュータユニット、 11
コンピュータ、12 対物レンズのひとみ、 13 接
眼レンズ、 14 観測者、 15追加光学系、 16
追加光学系、 17 ライン検出器、 18 励起光
スリット絞り、 19 検出スリット絞り

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 検査対象である試料(6)の照射用の光
    ビーム(2)を発生する光源(1)、特にレーザ光源
    と、前記光ビーム(2)を実質的にライン状の照射光ビ
    ームに広げるための手段(3)と、前記照射光ビームを
    前記試料(6)に誘導するための対物レンズ(5)と、
    前記照射光ビームと前記試料(6)との相対移動を生じ
    るための装置と、を有する顕微鏡組立物、特に共焦点レ
    ーザ走査型顕微鏡であって、 前記装置は、前記照射光ビームが前記装置によって対物
    レンズのひとみ(12)において回転可能であるか、ま
    たは前記試料(6)が前記装置によって少なくとも1次
    元に移動可能であるように構成されることを特徴とする
    顕微鏡組立物。
  2. 【請求項2】 前記装置が、ビームスプリッタ(4)に
    よって構成されることを特徴とする請求項1に記載の顕
    微鏡組立物。
  3. 【請求項3】 前記装置が、前記ビームスプリッタ
    (4)を傾斜するため、または前記光源を傾斜するため
    の傾斜素子を有することを特徴とする請求項1に記載の
    顕微鏡組立物。
  4. 【請求項4】 前記光ビーム(2)が、パルス化される
    ことを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡組立物。
  5. 【請求項5】 前記光ビーム(2)を広げるための前記
    手段(3)が、円筒光学系を有することを特徴とする請
    求項1乃至4のいずれか1項に記載の顕微鏡組立物。
  6. 【請求項6】 少なくとも1つのCCDチップ(9)ま
    たは少なくとも1つのフォトダイオードアレイまたはラ
    イン検出器(17)の形をとる検出器が、設けられるこ
    とを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の
    顕微鏡組立物。
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