JP2002504708A - スペクトル選択素子を有する光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 少なくとも１つの光源（２）の励起光（３）を顕微鏡に差込入射し且つ物体（１０）で散乱、反射された励起光（３）を分離抽出するまたは物体（１０）から検知光路（１２）を介して来る光（１３）から励起波長を分離抽出する少なくとも１つのスペクトル選択素子（４）を有する形式の、蛍光励起に適する光源の光路、好ましくは、共焦レーザ走査顕微鏡の光路の光学装置は、簡単な構造で構成を変更できるよう、スペクトル選択素子（４）によって、波長の異なる励起光（３，９）を分離抽出できることを特徴とする。代替方策として、この種の光学装置は、スペクトル選択素子（４）を分離抽出すべき励起波長に設定できることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】

本発明は、蛍光励起に適する光源の光路、好ましくは、共焦レーザ走査顕微鏡
の光路の光学装置であって、少なくとも１つの光源の励起光を顕微鏡に差込入射
し且つ物体で散乱、反射された励起光を分離抽出する、または物体から検知光路
を介して来る光から励起波長を分離抽出する、少なくとも１つのスペクトル選択
素子を有する形式のものに関する。

【０００２】

【背景技術】

通常のレーザ走査顕微鏡の場合も共焦レーザ走査顕微鏡の場合も、蛍光励起に
適した光源の光路には、全く特殊な透過・反射特性を有する色分光器を使用する
。この場合、主として、２色分光器が対象となる。このような素子によって、蛍
光励起波長λill1（複数のレーザを使用した場合はλill1、λill2，λill3．．
．，λilln）を照明光路に反射し、かくして、物体内に蛍光分布を形成し、次い
で、物体で散乱、反射された励起光とともに光路を色分光器まで通過させる。波
長λill1、λill2，λill3．．．，λillnの励起光は、色分光器においてレーザ
へ、即ち、検知光路から逆反射される。波長λfluo1、λfluo2，λfluo3．．． ，λfluonの励起光は、色分光器を通過し、−場合によっては、更にスペクトル 分割した後−検知される。

【０００３】 色分光器は、通常、干渉フィルタから構成され、励起または検知に使用される
波長に応じて適切に減衰される。ここで注意するが、先行技術の上述の説明にも
とづき、ダイクロイト（Ｄｉｃｈｒｏｉｔ）とは、波長の異なる光を偏光によら
ず波長によって分離する波長分離素子を意味する。

【０００４】

【従来技術の問題点及び発明の課題】

実際、まず第１に、色分光器が、製造に手間がかかり、従って、高価な光学モ
ジュールである限り、その使用は不利である。更に、色分光器が、一定の波長特
性を有し、従って、励起光の波長に関して任意のフレキシビリティで使用するこ
とが不可能であるという欠点がある。即ち、例えば、１つのフィルタホイルに複
数の色分光器を配置した場合、励起光の波長の切換時、色分光器も交換しなけれ
ばならない。しかしながら、これは、煩瑣であり、従って、経費がかかり、更に
、各色分光器の全く特殊な調整を必要とする。

【０００５】 色分光器の使用には、更に、反射に起因する光損失、特に、まさに検知すべき
蛍光の光損失が起きるという欠点がある。色分光器の場合、スペクトル透過／反
射範囲は、まさに広く（λill±２０ｎｍ）、全く理想的に“急勾配”（のピー ク）をなすものではない。従って、上記スペクトル範囲の蛍光を理想的には検知
できない。

【０００６】 複数の色分光器を使用する場合、同時に差込入射できるレーザの数は、制限さ
れ、即ち、例えば、１つのフィルタホイルに配置され組合わされる色分光器の数
に制限される。通常、最大３つのレーザを光路に差込入射する。既述の如く、す
べての色分光器を、即ち、１つのフィルタホイルに配置した色分光器も、正確に
調整しなければならず、従って、取扱いにおいて極めて著しい手間がかかる。代
替法として、物体で散乱／反射された励起光とともに蛍光を効果的に検知器に導
く適切なニュートラル分光器を使用できる。この場合、しかしながら、レーザ差
込入射時の損失が顕著である。

【０００７】 先行技術の資料として、例えば、共焦顕微鏡のための光学装置を示すドイツ特
許公開第１９６２７５６８号が印照される。この場合、具体的に、多数の適切な
分散光点および関連の結像素子を有する物面と、観察装置にコントラストの良い
共焦の結像を行う多数のピンホールとを同時に共焦的に照明する装置が対象であ
る。この場合、顕微鏡が問題となる。この場合、複数の光源の差込入射は、分散
素子を介して行う。複数の分光素子または色分光器が、検知光路に配置されてお
り、かくして、極めて大がかりな装置的必要が生ずる。

【０００８】 レーザ走査顕微鏡の光路における能動光学素子の使用に関して、米国特許第４
８２７１２５号および米国特許第５４１０３７１号を補足して印照される。この
場合、上記公報には、常に、光束を偏向または弱化することを目的としたＡＯＤ
（アコスト・オプティカル・デフレクタ、音響光学偏向器）およびＡＯＴＦ（ア
コスト・オプティカル・チューナブル・フィルタ、音響光学同調フィルタ）の使
用が記載されている。

【０００９】 さて、本発明の課題は、励起光の波長の切換時に使用の光学素子の交換または
特殊な調整を行う必要なく、波長の異なる励起光の差込入射が可能であるよう、
蛍光励起に適する光源の光路、好ましくは、共焦レーザ走査顕微鏡の光路の光学
装置を構成、改良することにある。更に、所要の光学素子の数を本質的に減少す
ることを意図する。更に、蛍光の理想的検知を実現できることを意図する。

【００１０】

【課題の解決手段】

蛍光励起に適する光源の光路、好ましくは、共焦レーザ走査顕微鏡の光路の本
発明に係る光学装置は、並置の請求項１，２の特徴部分記載の特徴によって上記
課題を解決する。上記請求項にもとづき、この種の光学装置は、スペクトル選択
素子が、波長の異なる励起光を分離抽出でき、対応して差込入射できることを特
徴とする。他の請求項にもとづき、光学装置は、スペクトル選択素子が、分離抽
出すべき励起波長に設定可能であることを特徴とする。

【００１１】

【実施の形態】

本発明にもとづき、蛍光励起に適する光源の光路、好ましくは、共焦レーザ走
査顕微鏡の光路において、従来この光路に使用された色分光器を全く特殊なスペ
クトル選択素子で、即ち、波長の異なる励起光を分離取出または挿入、即ち、差
込入射するのに適したスペクトル選択素子で置換え得ることが確認された。この
スペクトル選択素子は、一方では、少なくとも１つの光源の励起光を顕微鏡に差
込入射するのに役立ち、他方では、物体で散乱、反射された励起光を分離抽出（
取出）するのに機能するか、検知光路を介して物体から来る光から対応する励起
波長を分離抽出するのに機能する。この限りにおいて、スペクトル選択素子には
、二重の機能が与えられる。この場合、双方の機能は、ほぼ準強制的に結合され
ている。

【００１２】 波長の異なる励起光を分離抽出できるというスペクトル選択素子の性能に代え
て、挿入または分離すべき各励起波長にスペクトル選択素子を設定することがで
きる。この場合も、上述の二重機能にもとづき、前記の強制的結合関係は簡単に
保証される。即ち、スペクトル設定素子によって、励起光を照明光路に差込入射
でき、上記の設定機能にもとづき、検知光路を介して物体から来る光から励起光
の波長、即ち、励起波長を分離抽出でき、かくして、物体から来る検知光（＝蛍
光）は、検知のために保存される。

【００１３】 有利な態様で、スペクトル選択素子は、−上述の二重機能の助成のため−受動
素子または受動構成部材であってよい。この場合、スペクトル選択素子は、透明
な光学格子としてまたはホログラフィー素子として構成できる。更に、スペクト
ル選択素子を受動ＡＯＤ（音響光学偏向器）またはＡＯＴＦ（音響光学同調フィ
ルタ）として構成することも考えられる。

【００１４】 特に有利な態様で、即ち、分離抽出すべき励起波長に対するスペクトル選択素
子の設定機能を具体的に達成するため、スペクトル選択素子は、能動構成部材、
即ち、例えば、音響光学的におよび／または電気光学的に作動する素子であって
よい。この場合、具体的に、スペクトル選択素子として、ＡＯＤ（音響光学偏向
器）またはＡＯＴＦ（音響光学同調フィルタ）が考えられる。

【００１５】 この場合、先行技術において慣用の色分光器の代わりに、能動スペクトル選択
素子、即ち、例えば、ＡＯＤまたはＡＯＴＦを使用する。この能動構成部材の役
割は、光源または１つまたは複数のレーザの励起光λill1、λill2，λill3．．
．，λillnを照明光路に、即ち、顕微鏡に差込入射し、次いで、ビーム走査によ
って物体内に蛍光分布を励起することにある。検知時、物体から来る蛍光は、ほ
ぼ妨害なく、能動スペクトル選択素子を通過できる。この場合、物体で散乱また
は反射された、光源または１つまたは複数のレーザの励起波長の光は、検知光路
外に十分に反射される。

【００１６】 １つの光源または１つのレーザまたは異なる波長λill1、λill2，λill3．．
．，λilln複数のレーザの差込入射のため、対応する周波数ｖ1、ｖ2，ｖ3．． ．，ｖnのＡＯＤを、好ましくは同時に、（切替）作動でき、かくして、各レー ザ光束は、ＡＯＤの通過後、光軸と同軸に進行する。ＡＯＤの使用に関して、周
波数ｖnが、本来の光路から偏向される波長λillnを選択することが肝要である 。この場合、偏向角度φは、下式、即ち、 φ＝λillnｖn／２ｆ によって定義される。式中、ｆは、ＡＯＤ内の音波の伝播速度である。さて、波
長λfluo1、λfluo2，λfluo3．．．，λfluonのまわりにスペクトル分布を有す
る検知すべき蛍光は、物体で散乱または反射された波長λill1、λill2，λill3
．．．，λillnの励起光とともに、ＡＯＤを逆方向へ通過する。しかしながら、
光路の逆行性にもとづき、波長λill1、λill2，λill3．．．，λillnの励起光
は、ＡＯＤの特殊（ないし固有）な設定によって、検知光路からレーザの方向へ
偏向される（１次）。即ち、波長λfluo1、λfluo2，λfluo3．．．，λfluonの
まわりの“スペクトル的に保存性の”励起光は、−従来の色分光器に比して−改
善された態様で検知できる（０次）。かくして、何れにせよ、各レーザの差込入
射の光軸との整合は、（１つのフィルタホイルに従来の色分光器を使用した）先
行技術の場合よりも簡単に実施できる。

【００１７】 更に有利な態様で、更なるＡＯＴＦを後置すれば、光束統合後に、各波長の出
力を選択できる。

【００１８】 各種波長λill1、λill2，λill3．．．，λillnのレーザ光源を差込入射する
場合、対応する周波数ｖ1、ｖ2，ｖ3．．．，ｖnを有する一つのＡＯＴＦを同時
に作動（ｓｉｍｕｌｔａｎ ｇｅｓｃｈａｌｔｅｔ）でき、かくして、各波長の
励起出力を変更し、用途に最適化できる。レーザ光の供給は、光伝送ファイバに
よって行うことができる。

【００１９】 何れにせよ、光源またはレーザは、結晶の１次方向から同軸に差込入射される
。波長λfluo1、λfluo2，λfluo3．．．，λfluonのまわりにスペクトル分布を
有する検知すべき蛍光は、物体で散乱または反射された波長λill1、λill2，λ
ill3．．．，λillnの励起光とともに、ＡＯＴＦを逆方向へ通過する。光路の逆
行性にもとづき、波長λill1、λill2，λill3．．．，λillnの励起光は、ＡＯ
ＴＦの特殊な設定によって、検知光路から光源またはレーザの方向へ偏向される
。即ち、この場合、波長λfluo1、λfluo2，λfluo3．．．，λfluonのまわりの
“スペクトル的に保存性の”励起光は、−従来の色分光器に比して−改善された
態様で検知できる（０次）。

【００２０】 ＡＯＤまたはＡＯＴＦを使用した場合も透明格子を使用した場合も、励起光は
、当該の能動素子の通過後、現れる分散にもとづきスペクトル的に展開（扇状に
拡開）される。この場合、１つまたは複数の対応する“逆”素子を後置し、かく
して、望ましくないスペクトル的展開が再び抑制されるという利点が得られる。
更に、フォーカシングのためのまたは望ましくない光束成分を分離抽出するため
の更なる光学素子を各素子（ＡＯＤ，ＡＯＴＦまたは透明格子）に前置または後
置することも考えられる。かくして再統合された光束は、次いで、従来の態様で
、後置の色分光器によってスペクトル的に分割し、各種の検知器に結像させるこ
とができる。

【００２１】 基本的に、“多重帯域検知器”の意味における装置が考えられる。これに関し
て、この限りにおいて、公知と想定される内容を有するドイツ特許出願５３３０
３４７．１−４２の記載内容をここに引用をもって繰込む。走査ユニットとＡＯ
Ｄまたは透明格子との間（複数の波長の複数の光源またはレーザの場合）または
ＡＯＴＦ（異なる波長の１つの光源またはレーザの場合）との間に、励起ピンホ
ールが設けてあり、この場合、このピンホールは、検知ピンホールと同一である
。この場合、有利な態様で、０次の光束をプリズム効果によってスペクトル的に
展開する結晶の性質を検知に利用する。この場合、多重帯域検知器の分散素子は
、色分光器と統合されて１つの構成部材を形成し、かくして、従来の検知光路に
後置され蛍光強度の更なる損失を伴うすべての色分光器は不要である。

【００２２】 極めて有利な態様で、上述の技術を、波長に関して可変に同調可能な光源−例
えば、色素レーザ、ＯＰＯ（ｏｐｔｉｓｃｈ ｐａｒａｍｅｔｒｉｓｉｅｒｔｅ
ｒ Ｏｓｚｉｌｌａｔｏｒ、光学的にパラメータ化された発振器）、電子線衝突
光源−と組合せて、蛍光顕微鏡の極めてフレキシビルな使用を実現できる。励起
波長の調整または監視機能は、上述のスペクトル選択素子のうちの１つの素子の
制御ユニットと直接に関連させることができ、かくして、上記励起波長のみが顕
微鏡の照明光路に同軸に差込入射され、上記波長のみが検知光路から再び分離抽
出される。光源と分光素子との結合ないし強制結合は、手動でまたは自動でまた
は所定の規則にもとづき行うことができる。この場合、この可能性は、当該の要
件プロフィルに適合させなければならない。例えば、走査した各像面にもとづき
、励起波長および分光器を適切な態様で変更できる。即ち、多重帯域蛍光物体を
検知できる。行毎の切換も考えられる。

【００２３】 本発明に係る教示および有利な実施形態の利点は、下記の如く総括できる：

【００２４】 スペクトル選択素子は、選択した励起波長λill1、λill2，λill3．．．，λ
illn以外のすべての波長について“透明”である。“スペクトル損失”は、最小
である。なぜならば、スペクトル選択素子によって偏向できるのは、典型的にλ
illn±２ｎｍの選択されたスペクトル範囲だけであるからである。かくして、検
知のためのスペクトル範囲が拡大される。即ち、ほぼ任意に多数の種類の波長範
囲を同時に差込入射、利用できる。スペクトル選択素子に起因するスペクトルの
“喪失蛍光強度”は、従来の色分光器の場合よりも小さい。換言すれば、この場
合、減少された強度損失は、有利な範囲内にある。能動スペクトル選択素子は、
フレキシビルに調整でき、従って、波長の異なる原理的に任意に多数の光源また
はレーザを同時に顕微鏡に差込入射できる。かくして、多色ＦＩＳＨ（蛍光・ｉ
ｎ−ｓｉｔｕ・ハイブリット化）における使用を改善できる。この場合、従って
、例えば、“クロストーク”による、蛍光のスペクトル分割が、更に制限される
。従来の抑制ないし阻止フィルタは、全く不要となるので、検知時の蛍光の更な
る損失は避けられる。

【００２５】 更に、他の能動ホログラフィー素子をスペクトル選択素子に後置し、この際、
光スキャナの役割を果たさせることも考えられる。双方の素子は、唯一つの構成
部材に統合できる。

【００２６】 基本的に、蛍光励起に適する限り各種の光源を使用できる。即ち、例えば、白
色光源、光学的にパラメータ化された発振器を使用するための光源、電子線衝突
光源またはレーザ光源が考えられる。この場合、レーザ光源は、波長に関して可
変に同調させることができる。波長の異なる複数の光源または複数のレーザを含
む光源を使用できる。

【００２７】 さて、本発明の教示を有利な態様で構成、改良する多様な可能性がある。これ
に関して、一方では、請求項１および２に続く請求項を挙げ、他方では、図面を
参照した本発明の好ましい実施例の以下の説明を挙げる。図面を参照した本発明
の好ましい実施例の説明と組合せて、教示の一般的に好ましい構成および実施例
も説明する。

【００２８】

【実施例】

図１に、先行技術として、蛍光励起に適する光源の光路の従来の光学装置を示
した。この装置は、共焦レーザ走査顕微鏡の光路の光学装置である。この場合、
レーザスキャナ１は、単に模式的に示してある。先行技術に関する図面において
、光源として、その励起光３をスペクトル選択素子４を介して顕微鏡の照明光路
５に差込入射する合計３つのレーザ２が設けてある。スペクトル選択素子４は、
具体的に、ミラー６および色分光器７である。何れにせよ、励起光３は、照明光
路５に差込入射され、更なるミラー８を介して励起光９としてレーザスキャナ１
に達する。

【００２９】 同じく単に模式的に示した物体１０からもどる光は、−この場合、物体で散乱
、反射された励起光であり、他方では、物体１０から放射された蛍光１１であり
−ミラー８を介してスペクトル選択素子４に達する。この場合、この素子は、色
分光器７である。次いで、励起光９または励起波長は、検知光路１２を介して物
体１０から来る光１３から分離抽出され、逆行する励起光９としてレーザ２にも
どる。色分光器７によって偏向されなかった検知光１４は、直接、検知器１５に
達する。

【００３０】 本発明にもとづき、逆行する波長の異なる励起光３は、スペクトル選択素子４
によって分離抽出できる。これを、特に、図４に示した。

【００３１】 別の方策として、−同じく本発明に係る態様で−スペクトル選択素子４は、分
離抽出すべき励起波長に設定できる。これは、図２，３，８，９の実施例から特
に十分に知り得る。

【００３２】 図２に示した実施例の場合、単に１つのレーザ２のみが設けてあり、その励起
光３は、異なる波長を有することができる。何れにせよ、励起光３は、ミラー６
および補足の光学素子、即ち、レンズ１６を介して、スペクトル選択素子として
作動するＡＯＴＦ１７に達する。次いで、励起光３は、補足の光学素子−図示の
実施例の場合はレンズ１８−およびミラー８を介して再びレーザスキャナ１に達
する。物体１０で反射されて、逆行する光−反射された励起光９および検知光１
０−は、ミラー８およびレンズ１８を介してＡＯＴＦ１７にもどり、ＡＯＴＦ１
７の作動に対応して部分的に分離抽出される。即ち、具体的に、検知光または蛍
光１１は、検知光路１２を介して検知器１５に送られる（０次）。他方、逆行す
る励起光９は、レンズ１６およびミラー６を介してレーザ２にもどされ、即ち、
検知光路１２から分離抽出される。

【００３３】 図３に示した実施例の場合も、同様に推移する。この場合、３つのレーザ２は
、同時に、その励起光３を補足の光学素子、この場合はレンズ１６、ＡＯＤ１９
、後置の更なるレンズ１８およびミラー８を介して照明光路５に差込入射する。
次いで、励起光３は、レンズスキャナ１および物体１０に達する。

【００３４】 上述の実施例の場合、物体から来る光１３は、蛍光１１および逆行する励起光
９を含み、この場合、ＡＯＤ１９は、逆行する蛍光を検知光１４として検知器１
５に送る。逆行する励起光９は、分離抽出され、レンズ１６を介して当該のレン
ズ２に達する。

【００３５】 図４に示した実施例は、スペクトル選択素子４として透明格子２０を含む。こ
の場合、３つのレーザ２は、その励起光３を透明格子２０を介して顕微鏡の照明
光路５に差込入射する。この場合、何れにせよ、透明格子２０が、物体１０から
もどる励起光９を検知光路から分離抽出し、かくして、上記光がレーザ２にもど
ることが肝要である。検知すべき蛍光１１は、検知光路１２を介して検知器１５
に達する。

【００３６】 図５に、分散補正方式を示した。この場合、物体からもどる光１３は、ＡＯＴ
Ｆ１７またはＡＯＤ１９に達する。この場合、逆行する検知光１４は、−必然的
に−スペクトル的に展開され、後置の素子−ＡＯＤ／ＡＯＴＦ−を介して平行化
され、更に、収束される。スペクトル的に統合された検知光１４は、検知器１５
（図５には示してない）に達する。

【００３７】 図６に示した分散補正方式の場合、物体から来る光１３は、ＡＯＤ１７／ＡＯ
ＴＦ１９によって展開される。この場合、展開された検知光１４は、更なる受動
スペクトル選択素子−ＡＯＴＦ１７またはＡＯＤ１９−および視野修正レンズ２
１を介して収束され、検知ピンホール２２または検知スリットを介して検知器１
５に達する。

【００３８】 図７に示した如く、スペクトル選択素子４は、ＡＯＴＦ１７またはＡＯＤ１９
である。この場合、上記素子は、非分散性の０次の特殊結晶を含む。この結晶ま
たはこのスペクトル選択素子は、ピエゾ素子２３を介して励起または不勢される
。特に図７から明らかな如く、物体から来る光１３は、ＡＯＴＦ１７またはＡＯ
Ｄ１９において分割され、この場合、検知光１４は、無分散の０次光として妨害
されずに結晶を通過する。他方、物体からもどる励起光９は、１次光として偏向
され、レーザ（図示してない）にもどる。

【００３９】 図８に、スペクトル選択素子４のスペクトル展開（扇状拡開）を利用する特殊
な検知方式を示した。この場合、具体的にＡＯＴＦ１７を使用する。物体１０か
ら来る光１３は、ＡＯＴＦ１７においてスペクトル的に展開される。この場合、
検知光１４は、レンズ１６およびミラー６を介して多重帯域検知器２４または分
光計に達する。ミラー６は、行路長を延長するので、多重帯域検知器２４まで逆
行する検知光１４の展開が促進される。

【００４０】 ＡＯＴＦ１７において分離抽出された励起光９は、レンズ１６およびミラー８
を介してレーザ２にもどる。

【００４１】 更に、図９に、図８の実施例の略図を示した。この場合、−補足して−検知光
路には多重帯域検知器２４の前に、可変スリットフィルタ２５が設けてある。こ
のスリットフィルタ２５は、検知光路１２に、検知器１５の直前に設けてあり、
検知光路において位置決め可能に配される。更に、スリットフィルタ２５のスリ
ット２６は、可変であり、従って、その限りにおいて、検知光１４のスペクトル
選択が可能である。

【００４２】 本発明の教示の図面から知り得ない他の実施例に関して、反復を避けるため、
詳細な説明の総括的部分、教示および有利な実施例の既述の機能態様を参照する
。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の依拠する先行技術を示すための共焦レーザ走査顕微鏡の光路のこの種
の光学装置の略図である。

【図２】 第１実施例の略図である。

【図３】 共焦レーザ走査顕微鏡の光路の本発明に係る光学装置の、励起波長の異なる３
つのレーザを差込入射できる形式の第２実施例の略図である。

【図４】 共焦レーザ走査顕微鏡の光路の本発明に係る光学装置の、３つのレーザ光源を
透明格子を介して差込入射する形式の第３実施例の略図である。

【図５】 光束統合手段を能動スペクトル選択素子に後置した形式の照明光路お
よび検知光路の略部分拡大図である。

【図６】 分散補正を行う形式の照明光路および検知光路の略部分拡大図である。

【図７】 ＡＯＤおよびＡＯＴＦの基本的機能態様を示す略図である。

【図８】 多重帯域検知器の前でスペクトル展開を補足して行う形式の本発明に係る光学
装置の他の実施例の略図である。

【図９】 検知光路内に多重帯域検知器の前に可変スリットフィルタを設けた形式の図８
の実施例の略図である。

【符号の説明】

１ レーザスキャナ ２ レーザ（光源） ３ 励起光 ４ スペクトル選択素子 ５ 照明光路 ６ ミラー ７ 色分光器 ８ ミラー ９ 励起・検知光 １０ 物体 １１ 蛍光（検知光） １２ 検知光路 １３ （物体から来る）光 １４ 検知光（偏向されてない検知光） １５ 検知器 １６ レンズ １７ ＡＯＴＦ １８ レンズ １９ ＡＯＤ ２０ 透明格子 ２１ （視野修正式）レンズ ２２ 検知ピンホール ２３ ピエゾ素子 ２４ 多重帯域検知器（分光計） ２５ （可変）スリットフィルタ ２６ （２５の）スリット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウルリッヒ、ハインリッヒ ドイツ連邦共和国 Ｄ−69121 ハイデル ベルク ランゲヴァン ２ Ｆターム(参考） 2G043 EA01 FA01 FA02 GA02 GA04 GB01 GB19 HA01 HA02 HA07 HA09 JA01 KA07 KA09 MA01 2H052 AA08 AA09 AC14 AC15 AC27 AC34 AD34 AD35 AF07

Claims (48)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蛍光励起に適する光源の光路、好ましくは、共焦レーザ走査
   顕微鏡の光路の光学装置であって、少なくとも１つの光源（２）の励起光（３）
   を顕微鏡に差込入射し且つ物体（１０）で散乱、反射された励起光（３）を分離
   抽出する、または物体（１０）から検知光路（１２）を介して来る光（１３）か
   ら励起波長を分離抽出する、少なくとも１つのスペクトル選択素子（４）を有す
   る形式のものにおいて、スペクトル選択素子（４）によって、波長の異なる励起
   光（３，９）を分離抽出できることを特徴とする光学装置。
2. 【請求項２】 蛍光励起に適する光源の光路、好ましくは、共焦レーザ走査
   顕微鏡の光路の光学装置であって、少なくとも１つの光源（２）の励起光（３）
   を顕微鏡に差込入射し且つ物体（１０）で散乱、反射された励起光（３）を分離
   抽出する、または物体（１０）から検知光路（１２）を介して来る光（１３）か
   ら励起波長を分離抽出する、少なくとも１つのスペクトル選択素子（４）を有す
   る形式のものにおいて、スペクトル選択素子（４）が、分離抽出すべき励起波長
   に設定可能であることを特徴とする光学装置。
3. 【請求項３】 スペクトル選択素子（４）が、受動構成部材であることを特
   徴とする請求項１に記載の光学装置。
4. 【請求項４】 スペクトル選択素子（４）が、透明な光学格子（２０）とし
   て構成されていることを特徴とする請求項３に記載の光学装置。
5. 【請求項５】 スペクトル選択素子（４）が、ホログラフィー素子として構
   成されていることを特徴とする請求項３に記載の光学装置。
6. 【請求項６】 スペクトル選択素子（４）が、受動ＡＯＤ（音響光学偏向器
   ）（１９）または受動ＡＯＴＦ（音響光学同調フィルタ）（１７）として構成さ
   れていることを特徴とする請求項３に記載の光学装置。
7. 【請求項７】 スペクトル選択素子（４）が、能動構成部材であることを特
   徴とする請求項１または２に記載の光学装置。
8. 【請求項８】 スペクトル選択素子（４）が、音響光学的におよび／または
   電気光学的に作動することを特徴とする請求項７に記載の光学装置。
9. 【請求項９】 スペクトル選択素子（４）が、ＡＯＤ（音響光学偏向器）（
   １９）として構成されていることを特徴とする請求項８に記載の光学装置。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の光学装置であって、波長の異なる複数の
    光源を差込入射できる形式のものにおいて、対応する周波数のＡＯＤ（１９）が
    、好ましくは同時に、作動され、かくして、各種の光束が、ＡＯＤ（１９）の通
    過後、照明光路（５）の光軸と同軸であることを特徴とする光学装置。
11. 【請求項１１】 スペクトル選択素子（４）が、ＡＯＴＦ（音響光学同調フ
    ィルタ）（１７）として構成されていることを特徴とする請求項８に記載の光学
    装置。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の光学装置であって、波長の異なる複数
    の光源を差込入射できる形式のものにおいて、対応する周波数のＡＯＴＦ（１７
    ）を同時に作動できることを特徴とする光学装置。
13. 【請求項１３】 スペクトル選択素子（４）が、検知光（１１）のスペクト
    ル的展開が少なくとも十分に避けられるよう、構成されていることを特徴とする
    請求項７−１２の１つに記載の光学装置。
14. 【請求項１４】 各波長の出力固有の調節のため、スペクトル選択素子（４
    ）に、少なくとも１つの更なる能動素子またはスペクトル選択素子が後置されて
    いることを特徴とする請求項１−１３の１つに記載の光学装置。
15. 【請求項１５】 更なるスペクトル選択素子が、ＡＯＤ（１９）であること
    を特徴とする請求項１４に記載の光学装置。
16. 【請求項１６】 更なるスペクトル選択素子が、ＡＯＴＦ（１７）であるこ
    とを特徴とする請求項１４に記載の光学装置。
17. 【請求項１７】 請求項７−１６の１つに記載の光学装置であって、スペク
    トル選択素子（４）が制御ユニットを含む形式のものにおいて、制御ユニットに
    よる励起波長の調節／監視機能が、強制結合されており、かくして、上記励起波
    長のみを、好ましくは同軸に、顕微鏡の照明光路（５）に差込入射でき、上記波
    長のみを検知光路（１２）から分離抽出できることを特徴とする光学装置。
18. 【請求項１８】 スペクトル選択素子（４）による光源（２）の制御を手動
    でまたは自動的に行うことを特徴とする請求項１−１７の１つに記載の光学装置
    。
19. 【請求項１９】 スペクトル選択素子（４）による光源（２）の制御を任意
    に定めることができる規則にもとづき行うことを特徴とする請求項１８に記載の
    光学装置。
20. 【請求項２０】 スペクトル選択素子（４）に、少なくとも１つの更なる能
    動素子が前置および／または後置されていることを特徴とする請求項１−１９の
    １つに記載の光学装置。
21. 【請求項２１】 照明光路（５）内にスペクトル選択素子（４）に後置され
    た能動ホログラフィー素子が、光束スキャナとして作用することを特徴とする請
    求項２０に記載の光学装置。
22. 【請求項２２】 スペクトル選択素子（４）および後置のホログラフィー素
    子が、１つの機能モジュールに統合されていることを特徴とする請求項２１に記
    載の光学装置。
23. 【請求項２３】 更なる光学素子が、光束調整手段であるか、スペクトル選
    択素子（４）によって誘起されたスペクトル的展開を補償する手段であることを
    特徴とする請求項２０に記載の光学装置。
24. 【請求項２４】 前記光束調整手段が、レンズ（１６）として構成されてい
    ることを特徴とする請求項２３に記載の光学装置。
25. 【請求項２５】 前記光束調整手段が、プリズムとして構成されていること
    を特徴とする請求項２３に記載の光学装置。
26. 【請求項２６】 前記光束調整手段が、絞りとして、好ましくは、孔形絞り
    またはスリット形絞りとして構成されていることを特徴とする請求項２３に記載
    の光学装置。
27. 【請求項２７】 前記光束調整手段が、フィルタとして、好ましくは、阻止
    フィルタとして構成されていることを特徴とする請求項２３に記載の光学装置。
28. 【請求項２８】 前記フィルタが、検知器（１５）の直前に設けてあること
    を特徴とする請求項２７に記載の光学装置。
29. 【請求項２９】 前記光束調整手段が、フォーカシング手段として構成され
    ていることを特徴とする請求項２３に記載の光学装置。
30. 【請求項３０】 更なる光学素子として、更にスペクトル分解するための色
    分光器が設けてあることを特徴とする請求項２０−２９の１つに記載の光学装置
    。
31. 【請求項３１】 更なる光学素子として、少なくとも１つのＡＯＴＦ（１７
    ）が設けてあることを特徴とする請求項２０−３０の１つに記載の光学装置。
32. 【請求項３２】 前記ＡＯＴＦ（１７）を受動素子として使用可能であるこ
    とを特徴とする請求項３１に記載の光学装置。
33. 【請求項３３】 更なる光学素子の組合せが設けてあることを特徴とする請
    求項２０−３２の１つに記載の光学装置。
34. 【請求項３４】 検知光束の展開の角度増を誘起する多重反射手段が、検知
    光路（１２）に設けてあることを特徴とする請求項１−３３に記載の光学装置。
35. 【請求項３５】 スリットフィルタ（２５）が、検知光路（１２）に、好ま
    しくは、検知器（１５）の直前に、設けてあることを特徴とする請求項１−３４
    の１つに記載の光学装置。
36. 【請求項３６】 スリットフィルタ（２５）が、検知光路（１２）内に位置
    決め可能に配されることを特徴とする請求項３５に記載の光学装置。
37. 【請求項３７】 スリットフィルタ（２５）のスリット（２６）が、可変で
    あることを特徴とする請求項３５または３６に記載の光学装置。
38. 【請求項３８】 スペクトル的展開を検知する分光計が、前記検知光路（１
    ２）にスペクトル選択素子（４）の後ろに設けてあることを特徴とする請求項１
    −３７の１つに記載の光学装置。
39. 【請求項３９】 分光計が、多重帯域検知器（２４）として構成されている
    ことを特徴とする請求項３７に記載の光学装置。
40. 【請求項４０】 分離抽出された励起波長（の光）が、前記検知光路（１２
    ）から光源（２）の方向へ偏向されることを特徴とする請求項１−３９の１つに
    記載の光学装置。
41. 【請求項４１】 前記光源（２）が、白色光源として構成されていることを
    特徴とする請求項１−４０の１つに記載の光学装置。
42. 【請求項４２】 前記光源（２）が、光学的にパラメータ化された発振器（
    ＯＰＯ）として構成されていることを特徴とする請求項１−４０の１つに記載の
    光学装置。
43. 【請求項４３】 前記光源（２）が、電子線衝突光源として構成されている
    ことを特徴とする請求項１−４０の１つに記載の光学装置。
44. 【請求項４４】 前記光源（２）が、レーザ光源として構成されていること
    を特徴とする請求項１−４０の１つに記載の光学装置。
45. 【請求項４５】 前記レーザ光源を波長可変に同調させ得ることを特徴とす
    る請求項４４に記載の光学装置。
46. 【請求項４６】 前記レーザ光源が、各種の波長を有する１つのレーザを含
    むことを特徴とする請求項４４または４５に記載の光学装置。
47. 【請求項４７】 前記レーザ光源が、各種の波長を有する複数のレーザ（２
    ）を含むことを特徴とする請求項４４に記載の光学装置。
48. 【請求項４８】 前記レーザ（２）が、色素レーザとして構成されているこ
    とを特徴とする請求項４４−４７の１つに記載の光学装置。