JP2002277744A - 走査型光学顕微鏡 - Google Patents
走査型光学顕微鏡Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 標本からの蛍光の損失を最小限に押さえるこ
とのでき，さまざまな蛍光スペクトルに対して柔軟な選
択性を有し、かつ多重染色標本や複数の蛍光蛋白を発現
させた標本に対して、高い分光精度で各検出光路に標本
からの蛍光を導くことのできる、小型軽量な走査型光学
顕微鏡を提供する。 【解決手段】 レーザー光源１からのレーザー光で標本
９を走査する走査型光学顕微鏡であって、上記光源１か
らの光束で標本９上を走査するの第１の光偏向素子と第
二の光偏向素子とからなる走査装置５、標本９からの蛍
光を分光するスペクトル分解手段１３、スペクトル分解
手段１３により分解された分光を集光する集光レンズ１
４、集光レンズ１４の略焦点位置に配置され、標本９か
らの蛍光を複数の波長域に分割する波長分割手段１５
ａ、複数の波長域に分割された各光路にそれぞれ設けら
れ、標本９からの蛍光を検出する光検出器１６ａを有す
る。
とのでき，さまざまな蛍光スペクトルに対して柔軟な選
択性を有し、かつ多重染色標本や複数の蛍光蛋白を発現
させた標本に対して、高い分光精度で各検出光路に標本
からの蛍光を導くことのできる、小型軽量な走査型光学
顕微鏡を提供する。 【解決手段】 レーザー光源１からのレーザー光で標本
９を走査する走査型光学顕微鏡であって、上記光源１か
らの光束で標本９上を走査するの第１の光偏向素子と第
二の光偏向素子とからなる走査装置５、標本９からの蛍
光を分光するスペクトル分解手段１３、スペクトル分解
手段１３により分解された分光を集光する集光レンズ１
４、集光レンズ１４の略焦点位置に配置され、標本９か
らの蛍光を複数の波長域に分割する波長分割手段１５
ａ、複数の波長域に分割された各光路にそれぞれ設けら
れ、標本９からの蛍光を検出する光検出器１６ａを有す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、標本からの蛍光を
複数の波長域に分光し、各波長域の蛍光を検出する走査
型光学顕微鏡に関する。
複数の波長域に分光し、各波長域の蛍光を検出する走査
型光学顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、蛍光観察において、単染色のみな
らず、多重染色が多用されている。また、グラゲ等から
抽出した遺伝子を発現させることにより、蛍光観察を可
能ならしめる蛍光蛋白についても、ＢＦＰ、ＣＦＰ、Ｇ
ＦＰ、ＹＦＰ、ＲＦＰとさまざまな分光スペクトルを発
する蛍光蛋白が開発されており、これら２種類以上の蛍
光蛋白を生体内に発現させて、生体の機能探索を行うこ
とが、研究者の間で強く望まれている。
らず、多重染色が多用されている。また、グラゲ等から
抽出した遺伝子を発現させることにより、蛍光観察を可
能ならしめる蛍光蛋白についても、ＢＦＰ、ＣＦＰ、Ｇ
ＦＰ、ＹＦＰ、ＲＦＰとさまざまな分光スペクトルを発
する蛍光蛋白が開発されており、これら２種類以上の蛍
光蛋白を生体内に発現させて、生体の機能探索を行うこ
とが、研究者の間で強く望まれている。
【０００３】もとより、蛍光染色や蛍光蛋白の利用は、
細胞、組織内の特定対象を視認可能にするために行われ
る。このため、多重染色観察や、複数の蛍光蛋白を生体
内に発現させた標本での観察においては、各染色部位、
または各蛍光蛋白の発現部位が明確な色の差、すなわち
蛍光波長の違いとして検出されなければならない。
細胞、組織内の特定対象を視認可能にするために行われ
る。このため、多重染色観察や、複数の蛍光蛋白を生体
内に発現させた標本での観察においては、各染色部位、
または各蛍光蛋白の発現部位が明確な色の差、すなわち
蛍光波長の違いとして検出されなければならない。
【０００４】しかも、蛍光波長の部分的な重なり（クロ
スオーバー部分）を、効率良く除去して検出する必要が
ある。また、蛍光染色にしても蛍光蛋白にしても、次々
に新たな改良、開発がなされており、それれの蛍光の分
光スペクトルはさまざまな特性を持っている。したがっ
て、これらのさまざまな蛍光スペクトルに対して、柔軟
に対応可能な、つまり、柔軟に蛍光スペクトルを選択可
能な蛍光検出装置が要求されている。
スオーバー部分）を、効率良く除去して検出する必要が
ある。また、蛍光染色にしても蛍光蛋白にしても、次々
に新たな改良、開発がなされており、それれの蛍光の分
光スペクトルはさまざまな特性を持っている。したがっ
て、これらのさまざまな蛍光スペクトルに対して、柔軟
に対応可能な、つまり、柔軟に蛍光スペクトルを選択可
能な蛍光検出装置が要求されている。
【０００５】さらに、蛍光観察においては、標本からの
蛍光を可能な限り失うことなく、検出することが要求さ
れる。特に、生体内に蛍光蛋白を発現させた標本を観察
する場合は、標本に蛍光観察のための強い励起光を照射
することは避けなければならない。したがって、標本か
らの蛍光を効率良く光検出器に導くことで、標本に照射
する励起光量を最小限に抑えたいという要求がある。
蛍光を可能な限り失うことなく、検出することが要求さ
れる。特に、生体内に蛍光蛋白を発現させた標本を観察
する場合は、標本に蛍光観察のための強い励起光を照射
することは避けなければならない。したがって、標本か
らの蛍光を効率良く光検出器に導くことで、標本に照射
する励起光量を最小限に抑えたいという要求がある。
【０００６】さらに、生体内に蛍光蛋白を発現させた標
本を観察する場合には、特に観察に使われる顕微鏡が多
様化しており、通常の正立型顕微鏡に加えて、倒立型顕
微鏡が利用される。研究者は走査装置および光検出器を
一つのユニットとして正立顕微鏡や倒立型顕微に、研究
目的に応じて付け替えることを要求しているため、装置
は小型、軽量であることが望まれている。
本を観察する場合には、特に観察に使われる顕微鏡が多
様化しており、通常の正立型顕微鏡に加えて、倒立型顕
微鏡が利用される。研究者は走査装置および光検出器を
一つのユニットとして正立顕微鏡や倒立型顕微に、研究
目的に応じて付け替えることを要求しているため、装置
は小型、軽量であることが望まれている。
【０００７】また、特に脳神経分野の研究では、スライ
スした脳切片に微小電極を当て、電源からの信号と脳ス
ライスの画像データを同時に取り込むような手法が用い
られている。このようなケースでは標本を動かすことが
できないので、走査装置はラスタスキャンだけに止まら
ず、Ｘ−Ｙ走査ミラーを同時に駆動することにより、標
本そのものを回転させることが要求される。特に、脳神
経細胞のように長手方向に伸びていて、横方向にさほど
広がりを持たない場合には、像回転をさせて、走査範囲
を狭めることで、一画面の走査時間を短縮することが要
求される。従来の走査型光学顕微鏡として、特許第２９
５９８３０号公報には、レーザー光源からのレーザー光
で標本を走査する走査型光学顕微鏡において、レーザー
光源からの光束を所定の方向へ偏向させる第一の光偏向
素子と、この第一の光偏向素子の近傍にあって、第一の
光偏向素子で偏向した光束を、さらに第一の光偏向素子
の偏向方向と直交する方向へ偏向せしめる第二の光偏向
素子とからなり、第一の光偏向素子と第二の光偏向素子
との間の任意の位置と対物レンズの瞳位置とが共役な関
係となるように第一の光偏向素子と第二の光偏向素子を
配置することにより、光量損失が少なく、装置の小型化
が可能な光偏向装置が開示されている。
スした脳切片に微小電極を当て、電源からの信号と脳ス
ライスの画像データを同時に取り込むような手法が用い
られている。このようなケースでは標本を動かすことが
できないので、走査装置はラスタスキャンだけに止まら
ず、Ｘ−Ｙ走査ミラーを同時に駆動することにより、標
本そのものを回転させることが要求される。特に、脳神
経細胞のように長手方向に伸びていて、横方向にさほど
広がりを持たない場合には、像回転をさせて、走査範囲
を狭めることで、一画面の走査時間を短縮することが要
求される。従来の走査型光学顕微鏡として、特許第２９
５９８３０号公報には、レーザー光源からのレーザー光
で標本を走査する走査型光学顕微鏡において、レーザー
光源からの光束を所定の方向へ偏向させる第一の光偏向
素子と、この第一の光偏向素子の近傍にあって、第一の
光偏向素子で偏向した光束を、さらに第一の光偏向素子
の偏向方向と直交する方向へ偏向せしめる第二の光偏向
素子とからなり、第一の光偏向素子と第二の光偏向素子
との間の任意の位置と対物レンズの瞳位置とが共役な関
係となるように第一の光偏向素子と第二の光偏向素子を
配置することにより、光量損失が少なく、装置の小型化
が可能な光偏向装置が開示されている。
【０００８】また、特開平８−４３７３９号公報には、
レーザー光を対物レンズにより集光して、標本上で２次
元に走査し、標本からの蛍光をグレーティングにより分
光し、分光された光の幅を偏光可能なスリットを通して
検出する共焦点走査型レーザー顕微鏡が開示されてい
る。このような共焦点走査型レーザー顕微鏡は、上記ス
リットの幅を変化させることで、検出する各蛍光波長範
囲を選択することができる。
レーザー光を対物レンズにより集光して、標本上で２次
元に走査し、標本からの蛍光をグレーティングにより分
光し、分光された光の幅を偏光可能なスリットを通して
検出する共焦点走査型レーザー顕微鏡が開示されてい
る。このような共焦点走査型レーザー顕微鏡は、上記ス
リットの幅を変化させることで、検出する各蛍光波長範
囲を選択することができる。
【０００９】さらに、特表平９−５０２２６９号公報に
は、蛍光光束をプリズム等の分解手段により分光し、一
方では第一スペクトル範囲を絞り込み、他方では絞りを
通過しないスペクトル範囲の少なくとも一部分を反射し
て、第二スペクトル範囲をなす二つの光路を構成し、そ
れぞれの光路に対して光検出器を設けた共焦点走査型レ
ーザー顕微鏡が開示されている。
は、蛍光光束をプリズム等の分解手段により分光し、一
方では第一スペクトル範囲を絞り込み、他方では絞りを
通過しないスペクトル範囲の少なくとも一部分を反射し
て、第二スペクトル範囲をなす二つの光路を構成し、そ
れぞれの光路に対して光検出器を設けた共焦点走査型レ
ーザー顕微鏡が開示されている。
【００１０】上記の特開平８−４３７３９号公報および
特表平９−５０２２６９号公報記載の装置では、いずれ
も走査型レーザー顕微鏡をベースに、多重染色の蛍光分
離手段として、プリズムやグレーティングのようなスペ
クトル分解手段と、蛍光波長域を制限するためのスリッ
トで構成することにより、多重染色標本からの蛍光を、
クロスオーバーさせることなく検出することを可能にし
ている。また、上記の装置は、柔軟に蛍光スペクトルを
選択することのできる蛍光検出装置を提供している。
特表平９−５０２２６９号公報記載の装置では、いずれ
も走査型レーザー顕微鏡をベースに、多重染色の蛍光分
離手段として、プリズムやグレーティングのようなスペ
クトル分解手段と、蛍光波長域を制限するためのスリッ
トで構成することにより、多重染色標本からの蛍光を、
クロスオーバーさせることなく検出することを可能にし
ている。また、上記の装置は、柔軟に蛍光スペクトルを
選択することのできる蛍光検出装置を提供している。
【００１１】さらに、Ｌｅｉｃａ社のＴＣＳ−ＳＰ（ス
ペクトラル共焦点顕微鏡）のカタログには、プリズムの
後方に集光レンズを配置して、この集光レンズの略焦点
位置と思われる位置に、スリットを配置することが記載
されている。
ペクトラル共焦点顕微鏡）のカタログには、プリズムの
後方に集光レンズを配置して、この集光レンズの略焦点
位置と思われる位置に、スリットを配置することが記載
されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上記特開平８−４３７
３９号公報および特表平９−５０２２６９号公報に記載
の装置では、それぞれ、使用するスペクトル分解手段と
してグレーティングとプリズムの違いはあるが、上記ス
ペクトル分解手段に入射する入射光束径が大きいと、充
分な精度で蛍光を各検出光路に分割されないという欠点
がある。
３９号公報および特表平９−５０２２６９号公報に記載
の装置では、それぞれ、使用するスペクトル分解手段と
してグレーティングとプリズムの違いはあるが、上記ス
ペクトル分解手段に入射する入射光束径が大きいと、充
分な精度で蛍光を各検出光路に分割されないという欠点
がある。
【００１３】また、上記ＴＣＳ−ＳＰ（スペクトラル共
焦点顕微鏡）の走査方式は、シングルミラー方式と呼ば
れるもので、一方（例えば、Ｘ方向）の走査装置は、他
方（Ｙ方向）の走査装置上にあって、他方（Ｙ方向）に
より駆動されており（以下、Ｙ走査装置と呼ぶ）、この
Ｙ走査装置は、大きな慣性重量を持つが故に、高速な走
査ができない。したがって、像回転のような多彩な走査
を高速に実現することは不可能である。さらに、図３に
示すように、光偏向装置として特許第２９５９８３０号
公報に記載の方法と特表平９−５０２２６９号公報で開
示されている方法を組合わせた場合を考える。すなわ
ち、Ｘ−Ｙ走査光学系として、特許第２９５９８３０号
公報記載の構成を用い、スペクトル分解手段として、特
表平９−５０２２６９号公報記載のプリズムを使用する
ものである。レーザー光源２０からのレーザー光２１が
ビームエキスパンダ２２で必要な大きさのビーム径に拡
大され。光束径が拡大されたレーザー光は、フィルター
２３を通過し、ビームスプリッタ２４で偏向されて、Ｘ
−Ｙ走査光学系２５に入射する。Ｘ−Ｙ走査光学系２５
を通ったレーザー光は、瞳投影レンズ２６、結像レンズ
２７および対物レンズ２８を順次介して、試料２９上を
スポット光でＸ、Ｙ方向に走査する。そして、試料２９
からの光、ここでは反射光および蛍光は、対物レンズ２
８、結像レンズ２７、瞳投影レンズ２６、Ｘ−Ｙ走査光
学系２５を順次介して、元きた光路をビームスプリッタ
２４まで戻る。ビームスプリッタ２４を通過した蛍光
は、共焦点レンズ３０、共焦点絞り３１、コリメートレ
ンズ３２を通過して、プリズム３３に入射してスペクト
ル分光が行われる。
焦点顕微鏡）の走査方式は、シングルミラー方式と呼ば
れるもので、一方（例えば、Ｘ方向）の走査装置は、他
方（Ｙ方向）の走査装置上にあって、他方（Ｙ方向）に
より駆動されており（以下、Ｙ走査装置と呼ぶ）、この
Ｙ走査装置は、大きな慣性重量を持つが故に、高速な走
査ができない。したがって、像回転のような多彩な走査
を高速に実現することは不可能である。さらに、図３に
示すように、光偏向装置として特許第２９５９８３０号
公報に記載の方法と特表平９−５０２２６９号公報で開
示されている方法を組合わせた場合を考える。すなわ
ち、Ｘ−Ｙ走査光学系として、特許第２９５９８３０号
公報記載の構成を用い、スペクトル分解手段として、特
表平９−５０２２６９号公報記載のプリズムを使用する
ものである。レーザー光源２０からのレーザー光２１が
ビームエキスパンダ２２で必要な大きさのビーム径に拡
大され。光束径が拡大されたレーザー光は、フィルター
２３を通過し、ビームスプリッタ２４で偏向されて、Ｘ
−Ｙ走査光学系２５に入射する。Ｘ−Ｙ走査光学系２５
を通ったレーザー光は、瞳投影レンズ２６、結像レンズ
２７および対物レンズ２８を順次介して、試料２９上を
スポット光でＸ、Ｙ方向に走査する。そして、試料２９
からの光、ここでは反射光および蛍光は、対物レンズ２
８、結像レンズ２７、瞳投影レンズ２６、Ｘ−Ｙ走査光
学系２５を順次介して、元きた光路をビームスプリッタ
２４まで戻る。ビームスプリッタ２４を通過した蛍光
は、共焦点レンズ３０、共焦点絞り３１、コリメートレ
ンズ３２を通過して、プリズム３３に入射してスペクト
ル分光が行われる。
【００１４】このような構成を用いれば、一見、像回転
のような多彩な走査を高速で実現でき、かつ高い分光精
度で各検出光路に標本からの蛍光を導くことのできる走
査型光学顕微鏡を提供できそうに思える。しかしなが
ら、図３に示すように、Ｘ−Ｙ走査光学系は、対物レン
ズの瞳位置と完全には共役ではないので、Ｘ−Ｙ走査光
学系を出射する蛍光光束の主光線は、走査光学系の走査
により、対物レンズの軸上にあるときと、そうでないと
きとでは、光線３４と３５のようにずれて、Ｘ−Ｙ走査
光学系２５を出射することになる。したがって、プリズ
ム３３にずれた光線が入射するので、プリズム３３から
の出射ビームも勿論ずれてしまい、精度良く分光するこ
とはできない。
のような多彩な走査を高速で実現でき、かつ高い分光精
度で各検出光路に標本からの蛍光を導くことのできる走
査型光学顕微鏡を提供できそうに思える。しかしなが
ら、図３に示すように、Ｘ−Ｙ走査光学系は、対物レン
ズの瞳位置と完全には共役ではないので、Ｘ−Ｙ走査光
学系を出射する蛍光光束の主光線は、走査光学系の走査
により、対物レンズの軸上にあるときと、そうでないと
きとでは、光線３４と３５のようにずれて、Ｘ−Ｙ走査
光学系２５を出射することになる。したがって、プリズ
ム３３にずれた光線が入射するので、プリズム３３から
の出射ビームも勿論ずれてしまい、精度良く分光するこ
とはできない。
【００１５】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、標本からの蛍光の損失を最小限に押さえる
ことのできる小型で軽量な走査型光学顕微鏡を提供する
ことを目的とする。また、さまざまな蛍光スペクトルに
対して柔軟な選択性を有し、かつ多重染色標本や複数の
蛍光蛋白を発現させた標本に対して、高い分光精度で各
検出光路に標本からの蛍光を導くことのできる走査型光
学顕微鏡を提供することを目的とする。
れたもので、標本からの蛍光の損失を最小限に押さえる
ことのできる小型で軽量な走査型光学顕微鏡を提供する
ことを目的とする。また、さまざまな蛍光スペクトルに
対して柔軟な選択性を有し、かつ多重染色標本や複数の
蛍光蛋白を発現させた標本に対して、高い分光精度で各
検出光路に標本からの蛍光を導くことのできる走査型光
学顕微鏡を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
レーザー光源からのレーザー光で標本を走査する走査型
光学顕微鏡であって、上記光源からの光束を所定の方向
へ偏向させる第一の光偏向素子と、該第一の光偏向素子
で偏向した光を、さらに第一の光偏向素子の偏向方向と
直交する方向偏向せしめる第二の光偏向素子とからな
り、第一の光偏向素子と第二の偏向素子との間の任意の
位置と対物レンズの瞳位置とが共役な関係となるように
第１の光偏向素子と第二の光偏向素子とからなる走査装
置と、標本からの蛍光を分光するスペクトル分解手段
と、スペクトル分解手段により分解された光を集光する
集光レンズと、集光レンズのほぼ焦点位置に配置され、
標本からの蛍光を複数の波長域に分割する波長分割手段
と、複数の波長域に分割された各光路にそれぞれ設けら
れ、標本からの蛍光を検出する光検出器とからなること
を特徴とする。
レーザー光源からのレーザー光で標本を走査する走査型
光学顕微鏡であって、上記光源からの光束を所定の方向
へ偏向させる第一の光偏向素子と、該第一の光偏向素子
で偏向した光を、さらに第一の光偏向素子の偏向方向と
直交する方向偏向せしめる第二の光偏向素子とからな
り、第一の光偏向素子と第二の偏向素子との間の任意の
位置と対物レンズの瞳位置とが共役な関係となるように
第１の光偏向素子と第二の光偏向素子とからなる走査装
置と、標本からの蛍光を分光するスペクトル分解手段
と、スペクトル分解手段により分解された光を集光する
集光レンズと、集光レンズのほぼ焦点位置に配置され、
標本からの蛍光を複数の波長域に分割する波長分割手段
と、複数の波長域に分割された各光路にそれぞれ設けら
れ、標本からの蛍光を検出する光検出器とからなること
を特徴とする。
【００１７】請求項２記載の発明は、レーザー光源から
のレーザー光で標本を走査する走査型光学顕微鏡であっ
て、標本からの蛍光を分光するスペクトル分解手段と、
少なくとも２群以上で構成され、最初のレンズ位置から
焦点位置までの実距離が、焦点距離よりも短いスペクト
ル分解手段により分解された蛍光を集光する集光レンズ
と、集光レンズのほぼ焦点位置に配置され、標本からの
蛍光を複数の波長域に分割する波長域分割手段と、複数
の波長域に分割された各光路にそれぞれ設けられ、標本
からの蛍光を検出する光検出器とからなることを特徴と
する。
のレーザー光で標本を走査する走査型光学顕微鏡であっ
て、標本からの蛍光を分光するスペクトル分解手段と、
少なくとも２群以上で構成され、最初のレンズ位置から
焦点位置までの実距離が、焦点距離よりも短いスペクト
ル分解手段により分解された蛍光を集光する集光レンズ
と、集光レンズのほぼ焦点位置に配置され、標本からの
蛍光を複数の波長域に分割する波長域分割手段と、複数
の波長域に分割された各光路にそれぞれ設けられ、標本
からの蛍光を検出する光検出器とからなることを特徴と
する。
【００１８】請求項３記載の発明は、集光レンズは、ガ
リレオタイプで構成されることを特徴とする。
リレオタイプで構成されることを特徴とする。
【００１９】請求項４記載の発明は、集光レンズは、ケ
プラータイプで構成されることを特徴とする。
プラータイプで構成されることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を、図
１を参照して説明する。
１を参照して説明する。
【００２１】図１において、レーザー光源１は、アルゴ
ンとクリプトン混合ガスレーザーである。このレーザー
光源１からのレーザー光は、ビームエクスパンダ２、波
長選択フィルタ３、ビームスプリッタ４、Ｘ−Ｙ走査光
学系５、瞳投影レンズ６、結像レンズ７および対物レン
ズ８を順次介して、標本９に導くように構成されてい
る。
ンとクリプトン混合ガスレーザーである。このレーザー
光源１からのレーザー光は、ビームエクスパンダ２、波
長選択フィルタ３、ビームスプリッタ４、Ｘ−Ｙ走査光
学系５、瞳投影レンズ６、結像レンズ７および対物レン
ズ８を順次介して、標本９に導くように構成されてい
る。
【００２２】標本９からの蛍光は、対物レンズ８、結像
レンズ７、瞳投影レンズ６、Ｘ−Ｙ走査光学系５を通り
ビームスプリッタ４に入射する。ビームスプリッタ４に
入射した光は、ビームスプリッタ４で蛍光を透過させ、
共焦点レンズ１０、共焦点レンズ１０の焦点位置に設け
られた共焦点絞り１１、コリメートレンズ１２を順次通
過し、プリズム１３によってスペクトル分解される。次
いで、スペクトル光は、凸レンズと凹レンズで構成され
る（ガリレオタイプ）の集光レンズ１４に入射し、この
集光レンズ１４の略焦点位置に配置され、光軸方向と垂
直な方向に位置調整可能に構成されているスリット｛１
５ａ、１５ｂ｝｛１５ｃ、１５ｄ｝を通過して、光検出
器１６ａ、１６ｂによって検出される。
レンズ７、瞳投影レンズ６、Ｘ−Ｙ走査光学系５を通り
ビームスプリッタ４に入射する。ビームスプリッタ４に
入射した光は、ビームスプリッタ４で蛍光を透過させ、
共焦点レンズ１０、共焦点レンズ１０の焦点位置に設け
られた共焦点絞り１１、コリメートレンズ１２を順次通
過し、プリズム１３によってスペクトル分解される。次
いで、スペクトル光は、凸レンズと凹レンズで構成され
る（ガリレオタイプ）の集光レンズ１４に入射し、この
集光レンズ１４の略焦点位置に配置され、光軸方向と垂
直な方向に位置調整可能に構成されているスリット｛１
５ａ、１５ｂ｝｛１５ｃ、１５ｄ｝を通過して、光検出
器１６ａ、１６ｂによって検出される。
【００２３】上記レーザー光源１は、４８８nmのアルゴ
ン線および５６８nmのクリプトン線を放射する。上記ビ
ームエクスバンダ２は、レーザー光が対物レンズ８の瞳
径をほぼ満たすように設定されている。上記ビームスプ
リッタ４は、到達した光の２０％を反射し、８０％を透
過する。上記波長選択フィルタ３は、４８８ｎｍ、５６
８ｎｍの波長を選択的に透過するように構成されてい
る。
ン線および５６８nmのクリプトン線を放射する。上記ビ
ームエクスバンダ２は、レーザー光が対物レンズ８の瞳
径をほぼ満たすように設定されている。上記ビームスプ
リッタ４は、到達した光の２０％を反射し、８０％を透
過する。上記波長選択フィルタ３は、４８８ｎｍ、５６
８ｎｍの波長を選択的に透過するように構成されてい
る。
【００２４】標本９は、色素ＦＩＴＣ（フルオレセイン
イソチオシアネート）とＴｅｘａｓＲｅｄ（テキサスレ
ッド）で染色されており、ＦＩＴＣは波長４８８ｎｍ
で、Ｔｅｘａｓ Ｒｅｄは波長５６８ｎｍでそれぞれ励
起されて、ＦＩＴＣは波長５３０ｎｍに、Ｔｅｘａｓ
Ｒｅｄは波長６１０ｎｍにピークを持つ蛍光を放出す
る。Ｘ−Ｙ走査光学系５は、レーザー光源１からの光束
を所定の方向へ偏向させる第一の光偏向素子（図示しな
い。以下同じ）と、この第一の光偏向素子で偏向した光
を、さらにこの第一の光偏向素子の偏向方向と直交する
方向へ偏向せしめる第二の光偏向素子（図示しない）と
からなり、第一と第二の光偏向素子との間の任意の位置
と対物レンズの瞳位置とが、共役な関係となるように設
定されている。
イソチオシアネート）とＴｅｘａｓＲｅｄ（テキサスレ
ッド）で染色されており、ＦＩＴＣは波長４８８ｎｍ
で、Ｔｅｘａｓ Ｒｅｄは波長５６８ｎｍでそれぞれ励
起されて、ＦＩＴＣは波長５３０ｎｍに、Ｔｅｘａｓ
Ｒｅｄは波長６１０ｎｍにピークを持つ蛍光を放出す
る。Ｘ−Ｙ走査光学系５は、レーザー光源１からの光束
を所定の方向へ偏向させる第一の光偏向素子（図示しな
い。以下同じ）と、この第一の光偏向素子で偏向した光
を、さらにこの第一の光偏向素子の偏向方向と直交する
方向へ偏向せしめる第二の光偏向素子（図示しない）と
からなり、第一と第二の光偏向素子との間の任意の位置
と対物レンズの瞳位置とが、共役な関係となるように設
定されている。
【００２５】上記の構成のものにおいて、標本９からの
蛍光は、対物レンズ８、結像レンズ７、瞳投影レンズ
６、Ｘ−Ｙ走査光学５およびビームスプリッタ４を通過
する。ビームスプリッタ４を通過した光束Ｌは、共焦点
レンズ１０を通過して、その焦点位置にスポットをむす
ぶ。この焦点位置には共焦点絞り１１が配置されてお
り、対物レンズ８の焦点以外から放射される蛍光が遮断
され、焦点位置からの蛍光のみ（厳密には励起光を含
む）が共焦点絞り１１を通過する。共焦点絞り１１を通
過した光束は、コリメートレンズ１２を通過し、コリメ
ート光となってプリズム１３を通過し、そのスペクトル
が分解される。
蛍光は、対物レンズ８、結像レンズ７、瞳投影レンズ
６、Ｘ−Ｙ走査光学５およびビームスプリッタ４を通過
する。ビームスプリッタ４を通過した光束Ｌは、共焦点
レンズ１０を通過して、その焦点位置にスポットをむす
ぶ。この焦点位置には共焦点絞り１１が配置されてお
り、対物レンズ８の焦点以外から放射される蛍光が遮断
され、焦点位置からの蛍光のみ（厳密には励起光を含
む）が共焦点絞り１１を通過する。共焦点絞り１１を通
過した光束は、コリメートレンズ１２を通過し、コリメ
ート光となってプリズム１３を通過し、そのスペクトル
が分解される。
【００２６】スペクトル分解された光束は、凸レンズと
凹レンズの組み合わせで構成される集光レンズ１４（ガ
リレオタイプ）に入射する。次いで、スリット１５ａ、
１５ｂ、１５ｃおよび１５ｄの幅を変化させることで、
検出する各々の蛍光波長範囲を絞り込むことができる。
実際には、スリット１５ａ、１５ｂ、１５ｃおよび１５
ｄにより、標本９からの励起光の戻り光と、蛍光波長の
部分的な重なり部分（蛍光のクロスオーバー部分）が制
限される。これにより、ＦＩＴＣとＴｅｘａｓＲｅｄ
は、波長５３０ｎｍおよび波長６１０ｎｍにピークを持
つ蛍光を発し、光検出器１６ａ、１６ｂで検出される。
凹レンズの組み合わせで構成される集光レンズ１４（ガ
リレオタイプ）に入射する。次いで、スリット１５ａ、
１５ｂ、１５ｃおよび１５ｄの幅を変化させることで、
検出する各々の蛍光波長範囲を絞り込むことができる。
実際には、スリット１５ａ、１５ｂ、１５ｃおよび１５
ｄにより、標本９からの励起光の戻り光と、蛍光波長の
部分的な重なり部分（蛍光のクロスオーバー部分）が制
限される。これにより、ＦＩＴＣとＴｅｘａｓＲｅｄ
は、波長５３０ｎｍおよび波長６１０ｎｍにピークを持
つ蛍光を発し、光検出器１６ａ、１６ｂで検出される。
【００２７】なお、この実施例では、スペクトル分解手
段として、プリズムを用いているが、グレーティングで
構成してもよい。
段として、プリズムを用いているが、グレーティングで
構成してもよい。
【００２８】第１の実施の形態によれば、以下の効果を
有する。集光レンズをガリレオタイプで構成しているの
で、小さな全長で、大きな焦点距離を得ることができ
る。また、集光レンズの焦点距離が大きくとれるので、
スリットの移動精度や位置再現性の精度を上げる必要が
なく、安価で小型な走査型顕微鏡を提供することができ
る。なお、この実施例では、スペクトル分解手段とし
て、プリズムを用いているが、グレーティングで構成し
てもよい。
有する。集光レンズをガリレオタイプで構成しているの
で、小さな全長で、大きな焦点距離を得ることができ
る。また、集光レンズの焦点距離が大きくとれるので、
スリットの移動精度や位置再現性の精度を上げる必要が
なく、安価で小型な走査型顕微鏡を提供することができ
る。なお、この実施例では、スペクトル分解手段とし
て、プリズムを用いているが、グレーティングで構成し
てもよい。
【００２９】第２の実施の形態について、図２を参照し
て説明する。
て説明する。
【００３０】第１の実施の形態において説明した集光レ
ンズ１４を、図２で示すように、３群のレンズ１７で構
成したものである。凸レンズ群１８は、凸レンズ１８ａ
と凸レンズ１８ｂから成るビーム縮小光学系で構成され
るので、凸レンズ１８ａと凸レンズ１８ｂの間隔は、市
販のコリメート測定器で測定しながら容易に調整可能で
ある。すなわち、凸レンズ１８ａへの入射光に対して、
凸レンズ１８ｂからの出射ビームがコリメート光になる
ように調整してやれば良い。凸レンズ１９は、凸レンズ
１８ｂからの平行な出射光を集光させるためのものであ
る。
ンズ１４を、図２で示すように、３群のレンズ１７で構
成したものである。凸レンズ群１８は、凸レンズ１８ａ
と凸レンズ１８ｂから成るビーム縮小光学系で構成され
るので、凸レンズ１８ａと凸レンズ１８ｂの間隔は、市
販のコリメート測定器で測定しながら容易に調整可能で
ある。すなわち、凸レンズ１８ａへの入射光に対して、
凸レンズ１８ｂからの出射ビームがコリメート光になる
ように調整してやれば良い。凸レンズ１９は、凸レンズ
１８ｂからの平行な出射光を集光させるためのものであ
る。
【００３１】このように、凸レンズ群１７の調整を行え
ば、集光レンズ１７の焦点距離は正確に定まる。
ば、集光レンズ１７の焦点距離は正確に定まる。
【００３２】第２の実施の形態によれば、非常に簡単な
調整で、集光レンズの焦点距離を正確に設定できるの
で、分光性能の安定した走査型光学顕微鏡を提供するこ
とができる。
調整で、集光レンズの焦点距離を正確に設定できるの
で、分光性能の安定した走査型光学顕微鏡を提供するこ
とができる。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、標本からの蛍光の損失
を最小限に押さえることのできる、小型で軽量な走査型
光学顕微鏡を提供することができる。また、さまざまな
蛍光スペクトルに対して柔軟な選択性を有し、かつ多重
染色標本や複数の蛍光蛋白を発現させた標本に対して、
高い分光精度で各検出光路に標本からの蛍光を導くこと
のできる走査型光学顕微鏡を提供することができる。
を最小限に押さえることのできる、小型で軽量な走査型
光学顕微鏡を提供することができる。また、さまざまな
蛍光スペクトルに対して柔軟な選択性を有し、かつ多重
染色標本や複数の蛍光蛋白を発現させた標本に対して、
高い分光精度で各検出光路に標本からの蛍光を導くこと
のできる走査型光学顕微鏡を提供することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光学系の構成
図。
図。
【図２】本発明の第２の実施の形態における光学系の構
成図。
成図。
【図３】従来の光走査型顕微鏡の光学系の構成図。
１ レーザー光源 ５ Ｘ−Ｙ走査光学系 １３ スペクトル分解手段 １４ 集光レンズ １５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ スリット １６ａ、１６ｂ 光検出器 １７ 集光レンズ
Claims (4)
- 【請求項１】 光源からの光で標本を走査する走査型光
学顕微鏡であって、上記光源からの光束を所定の方向へ
偏向させる第一の光偏向素子と、該第一の光偏向素子で
偏向した光を、さらに第一の光偏向素子の偏向方向と直
交する方向に偏向せしめる第二の光偏向素子とからな
り、第一の光偏向素子と第二の偏向素子との間の任意の
位置と対物レンズの瞳位置とが略共役な関係となるよう
に第１の光偏向素子と第二の光偏向素子とからなる走査
装置と、標本からの蛍光を分光するスペクトル分解手段
と、スペクトル分解手段により分解された光を集光する
集光レンズと、集光レンズのほぼ焦点位置に配置され、
標本からの蛍光を複数の波長域に分割する波長分割手段
と、複数の波長域に分割された各光路にそれぞれ設けら
れ、標本からの蛍光を検出する光検出器とからなること
を特徴とする走査型光学顕微鏡。 - 【請求項２】 光源からの光で標本を走査する走査型光
学顕微鏡であって、標本からの蛍光を分光するスペクト
ル分解手段と、少なくとも２群以上で構成され、最初の
レンズ位置から焦点位置まで実距離が、焦点距離よりも
短いスペクトル分解手段により分解された蛍光を集光す
る集光レンズと、集光レンズのほぼ焦点位置に配置さ
れ、標本からの蛍光を複数の波長域に分割する波長域分
割手段と、複数の波長域に分割された各光路にそれぞれ
設けられ、標本からの蛍光を検出する光検出器とからな
ることを特徴とする走査型光学顕微鏡。 - 【請求項３】 上記集光レンズは、ガリレオタイプで構
成されることを特徴とする請求項１または２記載の走査
型光学顕微鏡。 - 【請求項４】 上記集光レンズは、ケプラータイプで構
成されることを特徴とする請求項１または２記載の走査
型光学顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001081118A JP2002277744A (ja) | 2001-03-21 | 2001-03-21 | 走査型光学顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001081118A JP2002277744A (ja) | 2001-03-21 | 2001-03-21 | 走査型光学顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002277744A true JP2002277744A (ja) | 2002-09-25 |
Family
ID=18937276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001081118A Pending JP2002277744A (ja) | 2001-03-21 | 2001-03-21 | 走査型光学顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002277744A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005084029A (ja) * | 2003-09-11 | 2005-03-31 | Olympus Corp | 分光光学装置 |
| JP2005091615A (ja) * | 2003-09-16 | 2005-04-07 | Olympus Corp | 顕微鏡 |
| WO2008151247A1 (en) * | 2007-06-04 | 2008-12-11 | University Of Maryland Biotechnology Institute | Fluorescence microscope in a microwave cavity |
| CN102201038A (zh) * | 2011-04-27 | 2011-09-28 | 浙江大学 | 脑瘤p53蛋白表达检测方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0442117A (ja) * | 1990-06-07 | 1992-02-12 | Olympus Optical Co Ltd | 共焦点光学系 |
| JPH04165325A (ja) * | 1990-10-30 | 1992-06-11 | Olympus Optical Co Ltd | 光走査装置 |
| WO2000031577A1 (en) * | 1998-11-19 | 2000-06-02 | Medical Research Council | Scanning confocal optical microscope system |
| JP2000199855A (ja) * | 1998-11-02 | 2000-07-18 | Olympus Optical Co Ltd | 走査型光学顕微鏡装置 |
-
2001
- 2001-03-21 JP JP2001081118A patent/JP2002277744A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH0442117A (ja) * | 1990-06-07 | 1992-02-12 | Olympus Optical Co Ltd | 共焦点光学系 |
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| JP4646506B2 (ja) * | 2003-09-11 | 2011-03-09 | オリンパス株式会社 | レーザ走査型顕微鏡 |
| JP2005091615A (ja) * | 2003-09-16 | 2005-04-07 | Olympus Corp | 顕微鏡 |
| JP4546056B2 (ja) * | 2003-09-16 | 2010-09-15 | オリンパス株式会社 | 顕微鏡 |
| WO2008151247A1 (en) * | 2007-06-04 | 2008-12-11 | University Of Maryland Biotechnology Institute | Fluorescence microscope in a microwave cavity |
| US8404450B2 (en) | 2007-06-04 | 2013-03-26 | University Of Maryland, Baltimore County | Fluorescence microscope in a microwave cavity |
| US9784682B2 (en) | 2007-06-04 | 2017-10-10 | University Of Maryland, Baltimore County | Fluorescence microscope in microwave cavity |
| CN102201038A (zh) * | 2011-04-27 | 2011-09-28 | 浙江大学 | 脑瘤p53蛋白表达检测方法 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110510 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110706 |
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