JP2003043370A - 共焦点顕微鏡 - Google Patents
共焦点顕微鏡Info
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- G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
- G02B21/002—Scanning microscopes
- G02B21/0024—Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
- G02B21/0032—Optical details of illumination, e.g. light-sources, pinholes, beam splitters, slits, fibers
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- G02B21/0044—Scanning details, e.g. scanning stages moving apertures, e.g. Nipkow disks, rotating lens arrays
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Abstract
(57)【要約】
【課題】共焦点顕微鏡において、対象物落射照明も対象
物透過照明も可能にする。 【解決手段】対物レンズ（７）により行なわれる対象物
落射照明から対物レンズ（７）の方向に行なわれる対象
物透過照明へ切換えるため、対象物の面（９）の対物レ
ンズ（７）とは逆の側にビーム転向手段（１０）と場合
によってはビーム整形手段とを挿入可能である。照射光
路（１）内に、有利には光源（２）と対物レンズ（７）
との間に、照射光の対象物側合焦位置を変化させる少な
くとも１つの手段を設ける。
物透過照明も可能にする。 【解決手段】対物レンズ（７）により行なわれる対象物
落射照明から対物レンズ（７）の方向に行なわれる対象
物透過照明へ切換えるため、対象物の面（９）の対物レ
ンズ（７）とは逆の側にビーム転向手段（１０）と場合
によってはビーム整形手段とを挿入可能である。照射光
路（１）内に、有利には光源（２）と対物レンズ（７）
との間に、照射光の対象物側合焦位置を変化させる少な
くとも１つの手段を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光源の照射光路
と、検出器の検出光路と、スキャン装置と、照射光路と
検出光路とを合体、分離させる手段と、対物レンズとを
備えた共焦点顕微鏡に関するものである。
と、検出器の検出光路と、スキャン装置と、照射光路と
検出光路とを合体、分離させる手段と、対物レンズとを
備えた共焦点顕微鏡に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の共焦点顕微鏡はかなり以前から
知られているものであり、米国特許第３０１３４６７号
に最初に記載され、たとえばドイツ連邦共和国特許公開
第３８２１４０３Ａ１号公報においてはじめて実現され
たものである。この場合、いわゆるニプコウディスク(N
ipkow-Disk)を通過する光は対象物の点状照明、共焦点
照明に使用される。対象物で反射した光は顕微鏡の光路
を逆方向に進み、ニプコウディスクを２回目に通過した
光は検出器もしくは顕微鏡操作者の目により検出もしく
は知覚される。その際、ニプコウディスクの点状穴絞り
は共焦点点光源または共焦点検出穴絞りとして作用す
る。
知られているものであり、米国特許第３０１３４６７号
に最初に記載され、たとえばドイツ連邦共和国特許公開
第３８２１４０３Ａ１号公報においてはじめて実現され
たものである。この場合、いわゆるニプコウディスク(N
ipkow-Disk)を通過する光は対象物の点状照明、共焦点
照明に使用される。対象物で反射した光は顕微鏡の光路
を逆方向に進み、ニプコウディスクを２回目に通過した
光は検出器もしくは顕微鏡操作者の目により検出もしく
は知覚される。その際、ニプコウディスクの点状穴絞り
は共焦点点光源または共焦点検出穴絞りとして作用す
る。
【０００３】欧州特許公開第７２７６８４Ａ２号公報か
ら知られている共焦点光学スキャナーでもニプコウディ
スクが共焦点照明または検出を実現している。そこに設
けられているニプコウディスクでは、光源側に、マイク
ロレンズを備えたコレクタディスクが設けられている。
コレクタディスクは光源の照射光をニプコウディスクの
穴絞りまたはピンホールに合焦させる。これにより、ニ
プコウディスクのピンホールを通って到達する光の光量
を増大させることができる。
ら知られている共焦点光学スキャナーでもニプコウディ
スクが共焦点照明または検出を実現している。そこに設
けられているニプコウディスクでは、光源側に、マイク
ロレンズを備えたコレクタディスクが設けられている。
コレクタディスクは光源の照射光をニプコウディスクの
穴絞りまたはピンホールに合焦させる。これにより、ニ
プコウディスクのピンホールを通って到達する光の光量
を増大させることができる。
【０００４】共焦点ディスクスキャナーを有している共
焦点顕微鏡は、共焦点ディスクスキャナーを高回転数で
回転させることにより対象物の共焦点像を極めて高速に
検出できるので、特にリアルタイム顕微鏡に使用され
る。
焦点顕微鏡は、共焦点ディスクスキャナーを高回転数で
回転させることにより対象物の共焦点像を極めて高速に
検出できるので、特にリアルタイム顕微鏡に使用され
る。
【０００５】ドイツ連邦共和国特許第４４３７８９６Ｃ
１号公報から知られている共焦点顕微鏡用ディスクスキ
ャナーでは、照明に用いられる光源の光も対象物から来
る検出光もディスクスキャナーで反射する。この場合も
ディスクスキャナーの反射構造は共焦点点光源または検
出穴絞りとして作用する。
１号公報から知られている共焦点顕微鏡用ディスクスキ
ャナーでは、照明に用いられる光源の光も対象物から来
る検出光もディスクスキャナーで反射する。この場合も
ディスクスキャナーの反射構造は共焦点点光源または検
出穴絞りとして作用する。
【０００６】ドイツ連邦共和国特許公開第１９６５４２
１０Ａ１号公報から知られている光線スキャン用光学装
置では、共焦点像をほぼビデオ速度でスキャンすること
ができる。この種のスキャン装置を備えた共焦点顕微鏡
は、通常共焦点性に影響する照射用穴絞りおよび（また
は）検出用穴絞りを有している。
１０Ａ１号公報から知られている光線スキャン用光学装
置では、共焦点像をほぼビデオ速度でスキャンすること
ができる。この種のスキャン装置を備えた共焦点顕微鏡
は、通常共焦点性に影響する照射用穴絞りおよび（また
は）検出用穴絞りを有している。
【０００７】特に共焦点ディスクスキャナーを備えた顕
微鏡の場合、従来は顕微鏡対物レンズにより行なわれる
落射照明だけを行なうのが通例であった。透明な対象物
を検出するための共焦点透過照明は簡単には実現できな
い。しかしながら、光源と、対象物を該対象物の面の対
物レンズとは逆の側から照射する第１の共焦点ディスク
スキャナーとを有する照射光路を設けることは可能であ
る。対象物から来る光は共焦点検出のために対物レンズ
と第２の共焦点ディスクスキャナーとを通過し、この場
合第１のディスクスキャナーを第２のディスクスキャナ
ーに対し同期させて回転させる必要がある。しかしこの
処置は高コストであり、位置調整が難しく、またスペー
スを要する。
微鏡の場合、従来は顕微鏡対物レンズにより行なわれる
落射照明だけを行なうのが通例であった。透明な対象物
を検出するための共焦点透過照明は簡単には実現できな
い。しかしながら、光源と、対象物を該対象物の面の対
物レンズとは逆の側から照射する第１の共焦点ディスク
スキャナーとを有する照射光路を設けることは可能であ
る。対象物から来る光は共焦点検出のために対物レンズ
と第２の共焦点ディスクスキャナーとを通過し、この場
合第１のディスクスキャナーを第２のディスクスキャナ
ーに対し同期させて回転させる必要がある。しかしこの
処置は高コストであり、位置調整が難しく、またスペー
スを要する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、この
種の共焦点顕微鏡において、対象物落射照明も対象物透
過照明も可能にすることである。
種の共焦点顕微鏡において、対象物落射照明も対象物透
過照明も可能にすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、対物レンズにより行なわれる対象物落射照
明から対物レンズの方向に行なわれる対象物透過照明へ
切換えるため、対象物の面の対物レンズとは逆の側にビ
ーム転向手段と場合によってはビーム整形手段とを挿入
可能であること、照射光路内に、有利には光源と対物レ
ンズとの間に、照射光の対象物側合焦位置を変化させる
少なくとも１つの手段が設けられていることを特徴とす
るものである。
決するため、対物レンズにより行なわれる対象物落射照
明から対物レンズの方向に行なわれる対象物透過照明へ
切換えるため、対象物の面の対物レンズとは逆の側にビ
ーム転向手段と場合によってはビーム整形手段とを挿入
可能であること、照射光路内に、有利には光源と対物レ
ンズとの間に、照射光の対象物側合焦位置を変化させる
少なくとも１つの手段が設けられていることを特徴とす
るものである。
【００１０】本発明によれば、まず、ただ１つのスキャ
ン装置を備えた共焦点顕微鏡の対象物落射照明装置の公
知の構成は、対象物の面の対物レンズとは逆の側にビー
ム転向手段および（または）ビーム整形手段を挿入すれ
ば、対象物透過照明モードで作動させることができると
いう認識に至った。ビーム転向手段により、照明に用い
られる光は転向もしくは反射し、すなわち対象物から来
る光源の照射光は対象物を通過してビーム転向手段に当
たり、該ビーム転向手段で反射して対象物を該対象物の
面の対物レンズとは逆の側から照射し、すなわち対物レ
ンズの方向に照射する。これにより第２のスキャン装置
が必要ないので有利であり、したがって対象物透過照明
に必要な光路が簡潔になるので有利である。また、ビー
ム転向手段および場合によってはビーム整形手段を挿入
することによって照射光路が延長されるので、照射光は
対物レンズとビーム転向手段との間の対象物領域を２回
通過する。
ン装置を備えた共焦点顕微鏡の対象物落射照明装置の公
知の構成は、対象物の面の対物レンズとは逆の側にビー
ム転向手段および（または）ビーム整形手段を挿入すれ
ば、対象物透過照明モードで作動させることができると
いう認識に至った。ビーム転向手段により、照明に用い
られる光は転向もしくは反射し、すなわち対象物から来
る光源の照射光は対象物を通過してビーム転向手段に当
たり、該ビーム転向手段で反射して対象物を該対象物の
面の対物レンズとは逆の側から照射し、すなわち対物レ
ンズの方向に照射する。これにより第２のスキャン装置
が必要ないので有利であり、したがって対象物透過照明
に必要な光路が簡潔になるので有利である。また、ビー
ム転向手段および場合によってはビーム整形手段を挿入
することによって照射光路が延長されるので、照射光は
対物レンズとビーム転向手段との間の対象物領域を２回
通過する。
【００１１】有利な実施形態では、照射光路内に照射光
の対象物側合焦位置を変化させるための少なくとも１つ
の手段が設けられる。この手段は光源と対物レンズとの
間に位置するように照射光路内に配置するのが有利であ
る。ビーム転向手段と場合によってはビーム整形手段と
を挿入することにより対象物透過照明を実現する場合、
照明光の対象物側合焦位置を変化させる手段を用いるこ
とにより、対物レンズの対象物の面内で点状照射を実現
できる。また、照明光の対象物側合焦位置を変化させる
手段により、照射光路の対象物側焦点距離は実際に設定
した照射の種類に適合する。すなわち共焦点対象物透過
照明の場合、照明光の対象物側合焦位置を変化させる手
段によって、対象物側焦点距離が対象物の面とビーム転
向手段との間隔の２倍に相当する光学的距離だけ延長さ
れる。
の対象物側合焦位置を変化させるための少なくとも１つ
の手段が設けられる。この手段は光源と対物レンズとの
間に位置するように照射光路内に配置するのが有利であ
る。ビーム転向手段と場合によってはビーム整形手段と
を挿入することにより対象物透過照明を実現する場合、
照明光の対象物側合焦位置を変化させる手段を用いるこ
とにより、対物レンズの対象物の面内で点状照射を実現
できる。また、照明光の対象物側合焦位置を変化させる
手段により、照射光路の対象物側焦点距離は実際に設定
した照射の種類に適合する。すなわち共焦点対象物透過
照明の場合、照明光の対象物側合焦位置を変化させる手
段によって、対象物側焦点距離が対象物の面とビーム転
向手段との間隔の２倍に相当する光学的距離だけ延長さ
れる。
【００１２】照明光の対象物側合焦位置を変化させる手
段は照射光路内だけに配置するのが有利である。すなわ
ち光源と検出光路を合体、分離させる手段との間に配置
するのが有利である。しかし、スキャン装置と、照射光
路と検出光路を合体、分離させる手段との間に配置する
のも有利である。
段は照射光路内だけに配置するのが有利である。すなわ
ち光源と検出光路を合体、分離させる手段との間に配置
するのが有利である。しかし、スキャン装置と、照射光
路と検出光路を合体、分離させる手段との間に配置する
のも有利である。
【００１３】前記合焦位置を変化させる手段は変倍光学
系および（または）位置を可変なレンズであるのが有利
である。位置の変更は主に照射光路の光軸に沿って行な
われる。光軸に対して横方向のレンズの位置変更或いは
傾動を行なってもよい。前記合焦位置を変化させる手段
として変倍光学系を用いると、変倍光学系は無段階に調
整可能であるので、軸線方向においてビーム転向手段の
位置が不正確であってもこれを補正することができる。
系および（または）位置を可変なレンズであるのが有利
である。位置の変更は主に照射光路の光軸に沿って行な
われる。光軸に対して横方向のレンズの位置変更或いは
傾動を行なってもよい。前記合焦位置を変化させる手段
として変倍光学系を用いると、変倍光学系は無段階に調
整可能であるので、軸線方向においてビーム転向手段の
位置が不正確であってもこれを補正することができる。
【００１４】上記実施形態の代わりに、合焦位置の変更
を、照射光路内に挿入される少なくとも１つのレンズに
よって行なってもよい。この場合レンズを適当なマガジ
ンブロックに収納して、必要な精度で照射光路内に位置
決めするようにしてよい。さらに、照射光路内に配置さ
れる対象物落射照明モード用のレンズまたはレンズ群の
代わりに、照射光の対象物側合焦位置を対象物透過照明
モードに適合させる他のレンズまたはレンズ群を設ける
ようにしてもよい。
を、照射光路内に挿入される少なくとも１つのレンズに
よって行なってもよい。この場合レンズを適当なマガジ
ンブロックに収納して、必要な精度で照射光路内に位置
決めするようにしてよい。さらに、照射光路内に配置さ
れる対象物落射照明モード用のレンズまたはレンズ群の
代わりに、照射光の対象物側合焦位置を対象物透過照明
モードに適合させる他のレンズまたはレンズ群を設ける
ようにしてもよい。
【００１５】１つの実施形態では、ビーム転向手段はミ
ラーとして構成される。たとえば結像特性に適応した非
平面性ミラーが使用できる。択一的に凹面鏡、特に球面
凹面鏡または非球面凹面鏡或いは放物面鏡を使用しても
よい。ビーム転向手段として平面ミラーを使用する場合
には、該平面ミラーと対照物の面との間に対物レンズま
たはレンズが設けられる。対物レンズまたはレンズと平
面ミラーとの連動による効果は凹面鏡のそれに十分に対
応する。
ラーとして構成される。たとえば結像特性に適応した非
平面性ミラーが使用できる。択一的に凹面鏡、特に球面
凹面鏡または非球面凹面鏡或いは放物面鏡を使用しても
よい。ビーム転向手段として平面ミラーを使用する場合
には、該平面ミラーと対照物の面との間に対物レンズま
たはレンズが設けられる。対物レンズまたはレンズと平
面ミラーとの連動による効果は凹面鏡のそれに十分に対
応する。
【００１６】１つの実施形態では、ビーム転向手段と場
合によってはビーム整形手段とは位置決め装置により位
置調整可能である。これによりたとえば、対象物に結像
される共焦点照射用穴絞りが共焦点検出用穴絞りに対し
光学的に共役であるよう保証される。位置決め装置は３
つの空間方向へ移動可能および（または）２つの軸線の
まわりに傾動可能であるのが有利であり、このようにす
るとビーム転向手段および場合によってはビーム整形手
段の位置調整を好適に行なうための自由度が十分に与え
られる。
合によってはビーム整形手段とは位置決め装置により位
置調整可能である。これによりたとえば、対象物に結像
される共焦点照射用穴絞りが共焦点検出用穴絞りに対し
光学的に共役であるよう保証される。位置決め装置は３
つの空間方向へ移動可能および（または）２つの軸線の
まわりに傾動可能であるのが有利であり、このようにす
るとビーム転向手段および場合によってはビーム整形手
段の位置調整を好適に行なうための自由度が十分に与え
られる。
【００１７】特に有利な実施形態では、照射光は対象物
透過照明でも対象物落射照明でも対象物領域において１
回のみ合焦する。対象物落射照明を前提とすれば、共焦
点ディスクスキャナーの照射用穴絞りまたは共焦点照射
用穴絞りは対物レンズの対象物の面に結像させる。この
場合照射光は対象物領域において１回合焦する。対象物
透過照明を実施するためにビーム転向手段および場合に
よってはビーム整形手段を照射光路内へ挿入する場合に
は、ビーム転向手段またはビーム整形手段を適当に構成
することを前提として、対物レンズまたは対象物から来
る発散光をひとりでに反射させるようにしてもよい。こ
れにより、同様に適当に構成することを前提とすれば、
顕微鏡対物レンズの対象物面内で照射光を新たに合焦さ
せることができる。有利には、対象物透過照明の場合の
照射光路は、照射光がビーム転向手段で反射した後には
じめて対物レンズの対象物面に合焦されるように構成さ
れるのがよい。これはたとえば照射光の対象物側合焦位
置を変化させる手段を用いて行なうことができる。
透過照明でも対象物落射照明でも対象物領域において１
回のみ合焦する。対象物落射照明を前提とすれば、共焦
点ディスクスキャナーの照射用穴絞りまたは共焦点照射
用穴絞りは対物レンズの対象物の面に結像させる。この
場合照射光は対象物領域において１回合焦する。対象物
透過照明を実施するためにビーム転向手段および場合に
よってはビーム整形手段を照射光路内へ挿入する場合に
は、ビーム転向手段またはビーム整形手段を適当に構成
することを前提として、対物レンズまたは対象物から来
る発散光をひとりでに反射させるようにしてもよい。こ
れにより、同様に適当に構成することを前提とすれば、
顕微鏡対物レンズの対象物面内で照射光を新たに合焦さ
せることができる。有利には、対象物透過照明の場合の
照射光路は、照射光がビーム転向手段で反射した後には
じめて対物レンズの対象物面に合焦されるように構成さ
れるのがよい。これはたとえば照射光の対象物側合焦位
置を変化させる手段を用いて行なうことができる。
【００１８】照射光路と検出光路とを合体、分離させる
手段は偏光性ビームスプリッターまたは波長特異性（二
色性）ビームスプリッターである。偏光性ビームスプリ
ッターを使用する場合は、光路内に偏光性要素および
（または）偏光状態変更要素を設ける。偏光性要素およ
び（または）偏光状態変更要素とは通常、光源の下流側
に配置される偏光体、たとえばビーム転向手段と対象物
との間に配置されるλ／４プレート、および、検光子で
ある。対象物落射照明に対しては、偏光性ビームスプリ
ッターと対物レンズとの間にλ／４プレートが配置され
る。また、偏光性要素および（または）偏光状態変更要
素を光路内に設けることにより、検出光路から照明光を
消失させることができるので、対象物から来る検出光だ
けが検出器または顕微鏡操作者の目に供給される。
手段は偏光性ビームスプリッターまたは波長特異性（二
色性）ビームスプリッターである。偏光性ビームスプリ
ッターを使用する場合は、光路内に偏光性要素および
（または）偏光状態変更要素を設ける。偏光性要素およ
び（または）偏光状態変更要素とは通常、光源の下流側
に配置される偏光体、たとえばビーム転向手段と対象物
との間に配置されるλ／４プレート、および、検光子で
ある。対象物落射照明に対しては、偏光性ビームスプリ
ッターと対物レンズとの間にλ／４プレートが配置され
る。また、偏光性要素および（または）偏光状態変更要
素を光路内に設けることにより、検出光路から照明光を
消失させることができるので、対象物から来る検出光だ
けが検出器または顕微鏡操作者の目に供給される。
【００１９】ビームスプリッターとして波長特異性ビー
ムスプリッターまたは二色性ビームスプリッターを設け
る場合は、他の適当なフィルタおよび（または）ビーム
スプリッターを設けてもよく、これにより蛍光対象物を
共焦点顕微鏡で検出または撮影することができる。適当
な光源を使用し、設けられるフィルタセットまたは波長
特異性ビームスプリッターを選定すれば、蛍光対象物ま
たは蛍光顔料を多光子蛍光励起により励起させることが
できる。特に対象物透過照明において励起光を１回だけ
合焦させる場合には、対物レンズの対象物面内でのみ蛍
光光線が励起され、その結果特に生体医学における蛍光
マーキングの場合に蛍光マーカーが退色することがな
く、特に有利である。
ムスプリッターまたは二色性ビームスプリッターを設け
る場合は、他の適当なフィルタおよび（または）ビーム
スプリッターを設けてもよく、これにより蛍光対象物を
共焦点顕微鏡で検出または撮影することができる。適当
な光源を使用し、設けられるフィルタセットまたは波長
特異性ビームスプリッターを選定すれば、蛍光対象物ま
たは蛍光顔料を多光子蛍光励起により励起させることが
できる。特に対象物透過照明において励起光を１回だけ
合焦させる場合には、対物レンズの対象物面内でのみ蛍
光光線が励起され、その結果特に生体医学における蛍光
マーキングの場合に蛍光マーカーが退色することがな
く、特に有利である。
【００２０】スキャン装置としてはニプコウディスクを
用いることができる。この、通常は円形のディスクは、
スパイラル状に配置された穴絞りまたは穴を有している
のが有利である。照射効率を向上させるため、ニプコウ
ディスクの各ピンホールにマイクロレンズを付設して、
ＥＰ０７２７６８４から知られている装置のように照射
光を個々のピンホールに合焦させるようにしてよい。こ
の場合、マイクロレンズの開口数は顕微鏡対物レンズの
開口数に適合している。実現のために「マイクロレンズ
・ディスク」を設けてもよい。「マイクロレンズ・ディ
スク」はニプコウディスクに対し並列に且つ軸線方向に
ずらして配置され、両ディスクは適当なモータによって
同時に回転させる。
用いることができる。この、通常は円形のディスクは、
スパイラル状に配置された穴絞りまたは穴を有している
のが有利である。照射効率を向上させるため、ニプコウ
ディスクの各ピンホールにマイクロレンズを付設して、
ＥＰ０７２７６８４から知られている装置のように照射
光を個々のピンホールに合焦させるようにしてよい。こ
の場合、マイクロレンズの開口数は顕微鏡対物レンズの
開口数に適合している。実現のために「マイクロレンズ
・ディスク」を設けてもよい。「マイクロレンズ・ディ
スク」はニプコウディスクに対し並列に且つ軸線方向に
ずらして配置され、両ディスクは適当なモータによって
同時に回転させる。
【００２１】さらに、ドイツ連邦共和国特許第４４３７
８９６Ｃ１号公報にしたがってスキャン装置を反射型デ
ィスクスキャナーとして構成してもよい。この場合、光
源から来てこの反射型ディスクスキャナーで反射した光
を対象物の照射のために使用するのが有利である。反射
型ディスクスキャナーで反射しなかった光は適宜伝播し
た後、反射型ディスクスキャナーの背後に配置される遮
光装置により吸収することができる。このようにして反
射型ディスクスキャナーによって発生した光源の散乱光
成分を低減させることができるので、可能な限り少量の
散乱光だけが検出光に重畳されるにすぎない。さらに、
反射型ディスクスキャナーを使用することにより顕微鏡
のサイズをコンパクトにすることができる。
８９６Ｃ１号公報にしたがってスキャン装置を反射型デ
ィスクスキャナーとして構成してもよい。この場合、光
源から来てこの反射型ディスクスキャナーで反射した光
を対象物の照射のために使用するのが有利である。反射
型ディスクスキャナーで反射しなかった光は適宜伝播し
た後、反射型ディスクスキャナーの背後に配置される遮
光装置により吸収することができる。このようにして反
射型ディスクスキャナーによって発生した光源の散乱光
成分を低減させることができるので、可能な限り少量の
散乱光だけが検出光に重畳されるにすぎない。さらに、
反射型ディスクスキャナーを使用することにより顕微鏡
のサイズをコンパクトにすることができる。
【００２２】また、スキャン装置をミラースキャナーと
して構成してもよく、ドイツ連邦共和国特許公開第１９
６５４２１０Ａ１号公報から知られているようなミラー
装置を備えているのが有利である。この場合、共焦点像
を得るため、検出用穴絞りと場合によっては照射用穴絞
りとが顕微鏡の光路内に設ける。
して構成してもよく、ドイツ連邦共和国特許公開第１９
６５４２１０Ａ１号公報から知られているようなミラー
装置を備えているのが有利である。この場合、共焦点像
を得るため、検出用穴絞りと場合によっては照射用穴絞
りとが顕微鏡の光路内に設ける。
【００２３】基本的には、照射光も検出光もそれぞれニ
プコウディスクの同じ穴絞りを通過させて、最終的に検
出器に到達できるように構成される。反射型ディスクス
キャナーの場合には、同じディスク領域で照射または検
出が行なわれる。しかし、検出光とは別のディスクスキ
ャナー領域に照射光を当てるのが有利である。たとえば
照射光がディスクスキャナーの１つの領域を照射し、対
象物から来る検出光が検出光路のビームガイドにより、
ディスクスキャナーの回転軸線に関し照射領域と点対称
であるようなディスクスキャナー領域を照射するのが有
利である。
プコウディスクの同じ穴絞りを通過させて、最終的に検
出器に到達できるように構成される。反射型ディスクス
キャナーの場合には、同じディスク領域で照射または検
出が行なわれる。しかし、検出光とは別のディスクスキ
ャナー領域に照射光を当てるのが有利である。たとえば
照射光がディスクスキャナーの１つの領域を照射し、対
象物から来る検出光が検出光路のビームガイドにより、
ディスクスキャナーの回転軸線に関し照射領域と点対称
であるようなディスクスキャナー領域を照射するのが有
利である。
【００２４】特に有利な構成では、顕微鏡に追装備セッ
トを取り付けることによって顕微鏡を共焦点顕微鏡に変
形させる。この追装備セットは少なくとも１つのスキャ
ン装置とビーム転向手段と場合によってはビーム整形手
段とを有することができ、その結果通常の顕微鏡を共焦
点リアルタイム顕微鏡に変形させることができる。
トを取り付けることによって顕微鏡を共焦点顕微鏡に変
形させる。この追装備セットは少なくとも１つのスキャ
ン装置とビーム転向手段と場合によってはビーム整形手
段とを有することができ、その結果通常の顕微鏡を共焦
点リアルタイム顕微鏡に変形させることができる。
【００２５】本発明の思想を有利に構成し変形させる種
々の可能性がある。これに関しては、請求項１に従属し
ている従属項と、以下に図面を用いて説明する本発明の
有利な実施形態とを指摘しておく。図面を用いた本発明
の有利な実施形態と関連して、本発明の思想の一般的に
有利な構成および変形例をも説明することにする。
々の可能性がある。これに関しては、請求項１に従属し
ている従属項と、以下に図面を用いて説明する本発明の
有利な実施形態とを指摘しておく。図面を用いた本発明
の有利な実施形態と関連して、本発明の思想の一般的に
有利な構成および変形例をも説明することにする。
【００２６】
【発明の実施の形態】図１ないし図４は光源２の照射光
路１と、検出器４の検出光路３とを備えた共焦点顕微鏡
の概略図である。共焦点顕微鏡はさらにスキャン装置５
と、照射光路１と検出光路３とを合体、分離させるため
の手段６と、対物レンズ７とを有している。図１では、
対物レンズ７による対象物８は対象物落射照明で照射さ
れる。
路１と、検出器４の検出光路３とを備えた共焦点顕微鏡
の概略図である。共焦点顕微鏡はさらにスキャン装置５
と、照射光路１と検出光路３とを合体、分離させるため
の手段６と、対物レンズ７とを有している。図１では、
対物レンズ７による対象物８は対象物落射照明で照射さ
れる。
【００２７】本発明によれば、対物レンズ７により行な
われる対象物落射照明から、対物レンズ７の方向に行な
われる対象物透過照明へ切換えるため、図２ないし図４
に図示したように、対象物の面９の対物レンズ７とは逆
の側にビーム転向手段１０が設けられ、場合によっては
ビーム整形手段も設けられる。図１に図示した対象物落
射照明型共焦点顕微鏡は、ビーム転向手段１０を光路内
へ回動させることによりたとえば図２に図示した本発明
による共焦点顕微鏡に切換えることができる。
われる対象物落射照明から、対物レンズ７の方向に行な
われる対象物透過照明へ切換えるため、図２ないし図４
に図示したように、対象物の面９の対物レンズ７とは逆
の側にビーム転向手段１０が設けられ、場合によっては
ビーム整形手段も設けられる。図１に図示した対象物落
射照明型共焦点顕微鏡は、ビーム転向手段１０を光路内
へ回動させることによりたとえば図２に図示した本発明
による共焦点顕微鏡に切換えることができる。
【００２８】図２ないし図４に図示した実施形態では、
照射光路１内に、照射光の対象物側合焦位置を変化させ
るためのレンズ１１が設けられている。したがって、図
１と図２を比較すればわかるように、レンズ１１を方向
１２に沿って変位させることにより照射光路はその都度
の対象物照射モードに調整される。
照射光路１内に、照射光の対象物側合焦位置を変化させ
るためのレンズ１１が設けられている。したがって、図
１と図２を比較すればわかるように、レンズ１１を方向
１２に沿って変位させることにより照射光路はその都度
の対象物照射モードに調整される。
【００２９】ビーム転向手段１０は凹面鏡として構成さ
れている。照射光路１と検出光路３とを合体、分離させ
るための手段６は図１ないし図３の実施形態では波長特
異性ビームスプリッターとして構成され、この場合蛍光
性対象物を検出することができる。図４に図示した実施
形態の場合には前記手段６は偏光性ビームスプリッター
として構成されている。この実施形態によれば、偏光方
向を９０゜回転させるため、対象物の面９と凹面鏡１０
との間にλ／４プレート１３が配置されている。検光子
１４は検出光路３内に配置され、対象物８で反射した光
だけを通過させる。
れている。照射光路１と検出光路３とを合体、分離させ
るための手段６は図１ないし図３の実施形態では波長特
異性ビームスプリッターとして構成され、この場合蛍光
性対象物を検出することができる。図４に図示した実施
形態の場合には前記手段６は偏光性ビームスプリッター
として構成されている。この実施形態によれば、偏光方
向を９０゜回転させるため、対象物の面９と凹面鏡１０
との間にλ／４プレート１３が配置されている。検光子
１４は検出光路３内に配置され、対象物８で反射した光
だけを通過させる。
【００３０】図１、図２、図４に図示したスキャン装置
５はニプコウディスクとして構成され、図３に図示した
スキャン装置５は反射型ディスクスキャナーとして構成
されている。図１、図２、図４からわかるように、照射
光は領域１５においてニプコウディスクを通過する。こ
れに対して検出光はミラー３０を介して誘導されて、他
の領域１６においてニプコウディスクに当たる。この領
域１６は回転軸線１７に関し領域１５に対し点対称に配
置されている。図３では、レンズ３１と鏡化プリズム２
１とによって照射光および検出光は反射型ディスクスキ
ャナーの同じ領域へ誘導される。
５はニプコウディスクとして構成され、図３に図示した
スキャン装置５は反射型ディスクスキャナーとして構成
されている。図１、図２、図４からわかるように、照射
光は領域１５においてニプコウディスクを通過する。こ
れに対して検出光はミラー３０を介して誘導されて、他
の領域１６においてニプコウディスクに当たる。この領
域１６は回転軸線１７に関し領域１５に対し点対称に配
置されている。図３では、レンズ３１と鏡化プリズム２
１とによって照射光および検出光は反射型ディスクスキ
ャナーの同じ領域へ誘導される。
【００３１】次に、図４にいくぶん詳細に図示した構成
要素について説明する。光源２は集光器１８とレンズ１
９，２０により結像され、ニプコウディスク上に均一照
射面が生じる。レンズ１１はニプコウディスクの個々の
照射点を無限遠に結像させる。ニプコウディスクの個々
の点は角度が異なる平行光束として半透明の対象物８に
当たる。
要素について説明する。光源２は集光器１８とレンズ１
９，２０により結像され、ニプコウディスク上に均一照
射面が生じる。レンズ１１はニプコウディスクの個々の
照射点を無限遠に結像させる。ニプコウディスクの個々
の点は角度が異なる平行光束として半透明の対象物８に
当たる。
【００３２】凹面鏡１０の焦点距離は、対象物８の個々
の点に異なる角度で当たる光束が合焦されるように選定
されている。これにより、透過照明において対象物８に
は点状照射がニプコウディスクの像として発生する。光
路内にディフュージョンディスク２９を設けて共焦点性
を少なくし、像の被写界深度範囲を向上させるようにし
てもよい。ディフュージョンディスク２９はたとえばコ
ンピュータで発生させるホログラムとして実施される。
の点に異なる角度で当たる光束が合焦されるように選定
されている。これにより、透過照明において対象物８に
は点状照射がニプコウディスクの像として発生する。光
路内にディフュージョンディスク２９を設けて共焦点性
を少なくし、像の被写界深度範囲を向上させるようにし
てもよい。ディフュージョンディスク２９はたとえばコ
ンピュータで発生させるホログラムとして実施される。
【００３３】対象物８から来る検出光は対物レンズ７と
照射光路１を合体、分離させるための手段６と検出光路
３とを通り、鏡化プリズム２１によって１回目の反射を
行ない、鏡化プリズム２１を通ってニプコウディスク上
の領域１６へ誘導される。対象物８から来る光、すなわ
ち対象物の面９から直接来てニプコウディスクの適当な
ピンホールを通過することのできる光だけがレトロプリ
ズム２２によって２回目の反射を行なう。レンズ２３，
２４により中間像が顕微鏡の通常の位置（中間像面内）
に発生する。
照射光路１を合体、分離させるための手段６と検出光路
３とを通り、鏡化プリズム２１によって１回目の反射を
行ない、鏡化プリズム２１を通ってニプコウディスク上
の領域１６へ誘導される。対象物８から来る光、すなわ
ち対象物の面９から直接来てニプコウディスクの適当な
ピンホールを通過することのできる光だけがレトロプリ
ズム２２によって２回目の反射を行なう。レンズ２３，
２４により中間像が顕微鏡の通常の位置（中間像面内）
に発生する。
【００３４】図４にはさらに開口絞り２６と照射視野絞
り２７と鏡筒レンズ２８とが図示されている。検光子１
４の対物レンズとは逆の側にはＣＣＤカメラ３２が配置
されている。
り２７と鏡筒レンズ２８とが図示されている。検光子１
４の対物レンズとは逆の側にはＣＣＤカメラ３２が配置
されている。
【００３５】図４に図示した共焦点顕微鏡を対象物落射
照明モードで作動させる場合、レンズ１１を方向１２に
沿って変位させて、ニプコウディスクのホール（孔）マ
トリックスを対象物の面９に結像させる。凹面鏡１０と
λ／４プレート１３とは光路外へ回動させる。この場合
検出光路３は対象物透過照明モードの検出光路に等し
い。散乱光絞り３３はニプコウディスクによって生じた
散乱光を抑制するために用いる。
照明モードで作動させる場合、レンズ１１を方向１２に
沿って変位させて、ニプコウディスクのホール（孔）マ
トリックスを対象物の面９に結像させる。凹面鏡１０と
λ／４プレート１３とは光路外へ回動させる。この場合
検出光路３は対象物透過照明モードの検出光路に等し
い。散乱光絞り３３はニプコウディスクによって生じた
散乱光を抑制するために用いる。
【００３６】以下に本発明の有利な実施形態を列記して
おく。 （１）合焦位置を変化させるための手段は変倍光学系お
よび（または）位置を可変なレンズ（１１）を有してい
る。 （２）合焦位置を変化させるための手段は、照射光路内
へ挿入可能な少なくとも１つのレンズを有している。 （３）ビーム整形手段はレンズまたは対物レンズとして
構成されている。 （４）照射光を検出光から分離させるため、偏光性要素
（６，１４）および（または）偏光状態変更要素、有利
には偏光回転要素が光路内に設けられている。 （５）照明光は検出光とは異なるディスクスキャナー領
域に当たる。
おく。 （１）合焦位置を変化させるための手段は変倍光学系お
よび（または）位置を可変なレンズ（１１）を有してい
る。 （２）合焦位置を変化させるための手段は、照射光路内
へ挿入可能な少なくとも１つのレンズを有している。 （３）ビーム整形手段はレンズまたは対物レンズとして
構成されている。 （４）照射光を検出光から分離させるため、偏光性要素
（６，１４）および（または）偏光状態変更要素、有利
には偏光回転要素が光路内に設けられている。 （５）照明光は検出光とは異なるディスクスキャナー領
域に当たる。
【００３７】最後に特に指摘しておくと、以上説明した
実施形態は本発明の主旨を説明するためのものにすぎ
ず、本発明はこれら実施形態に限定されるものではな
い。
実施形態は本発明の主旨を説明するためのものにすぎ
ず、本発明はこれら実施形態に限定されるものではな
い。
【図１】従来技術から知られている共焦点顕微鏡の概略
図である。
図である。
【図２】本発明の第１実施形態の概略図である。
【図３】本発明の第２実施形態の概略図である。
【図４】本発明の第３実施形態の概略図である。
１ 照射光路
２ 光源
３ 検出光路
４ 検出器
５ スキャン装置
６ 照射光路と検出光路とを合体、分離させる
手段 ７ 対物レンズ ８ 対象物 ９ 対象物の面 １０ 凹面鏡（ビーム転向手段） １１ レンズ １２ レンズ１１の変位方向 １３ λ／４プレート １４ 検光子 １５ 照射光の通過領域 １６ 検出光の通過領域 １７ スキャン装置の回転軸線 １８ 集光器 １９ レンズ ２０ レンズ ２１ 鏡化プリズム ２２ レトロプリズム ２３ レンズ ２４ レンズ ２５ 中間像面 ２６ 開口絞り ２７ 照射視野絞り ２８ 鏡筒レンズ ２９ ディフュージョンディスク ３０ ミラー ３１ レンズ ３２ ＣＣＤカメラ ３３ 散乱光絞り
手段 ７ 対物レンズ ８ 対象物 ９ 対象物の面 １０ 凹面鏡（ビーム転向手段） １１ レンズ １２ レンズ１１の変位方向 １３ λ／４プレート １４ 検光子 １５ 照射光の通過領域 １６ 検出光の通過領域 １７ スキャン装置の回転軸線 １８ 集光器 １９ レンズ ２０ レンズ ２１ 鏡化プリズム ２２ レトロプリズム ２３ レンズ ２４ レンズ ２５ 中間像面 ２６ 開口絞り ２７ 照射視野絞り ２８ 鏡筒レンズ ２９ ディフュージョンディスク ３０ ミラー ３１ レンズ ３２ ＣＣＤカメラ ３３ 散乱光絞り
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フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2H052 AA07 AA08 AC04 AC05 AC15
AC27 AD34
Claims (7)
- 【請求項１】光源（２）の照射光路（１）と、検出器
（４）の検出光路（３）と、スキャン装置（５）と、照
射光路（１）と検出光路（３）とを合体、分離させる手
段（６）と、対物レンズ（７）とを備えた共焦点顕微鏡
において、 対物レンズ（７）により行なわれる対象物落射照明から
対物レンズ（７）の方向に行なわれる対象物透過照明へ
切換えるため、対象物の面（９）の対物レンズ（７）と
は逆の側にビーム転向手段（１０）と場合によってはビ
ーム整形手段とを挿入可能であること、 照射光路（１）内に、有利には光源（２）と対物レンズ
（７）との間に、照射光の対象物側合焦位置を変化させ
る少なくとも１つの手段が設けられていること、を特徴
とする共焦点顕微鏡。 - 【請求項２】ビーム転向手段（１０）がミラーであり、
ミラーが、 −結像特性に適合した非平面ミラーとして、 −球面凹面鏡または非球面凹面鏡として、或いは −放物面鏡として、 構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の共
焦点顕微鏡。 - 【請求項３】ビーム転向手段（１０）と場合によっては
ビーム整形手段とが位置決め装置により位置調整可能で
あり、有利には３つの空間方向へ移動可能でありおよび
（または）２つの軸線のまわりに傾動可能であり、対象
物落射照明時でも対象物透過照明時でも照明光を対象物
領域において１回だけ合焦させることを特徴とする、請
求項１または２に記載の共焦点顕微鏡。 - 【請求項４】照射光路（１）と検出光路（３）とを合
体、分離させる手段（６）が偏光性ビームスプリッター
または波長特異性（二色性）ビームスプリッターである
こと、蛍光顕微鏡用の、特に多光子蛍光用のフィルタお
よび（または）フィルタが設けられていることを特徴と
する、請求項１から３までのいずれか一つに記載の共焦
点顕微鏡。 - 【請求項５】スキャン装置（５）がニプコウディスクと
して構成され、ニプコウディスクの各ピンホールに少な
くとも１つのマイクロレンズが付設されていることを特
徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の
共焦点顕微鏡。 - 【請求項６】スキャン装置（５）が反射型ディスクスキ
ャナーまたはミラースキャナーとして構成されているこ
とを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに
記載の共焦点顕微鏡。 - 【請求項７】追装備により共焦点顕微鏡に構成可能な顕
微鏡において、顕微鏡に適応可能な追装備セットが設け
られ、追装備セットが請求項１から６までのいずれか一
つに記載の少なくとも１つのスキャン装置（５）とビー
ム転向手段（１０）と場合によってはビーム整形手段と
を有していることを特徴とする顕微鏡。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10133017A DE10133017C2 (de) | 2001-07-06 | 2001-07-06 | Konfokales Mikroskop |
| DE10133017.0 | 2001-07-06 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003043370A true JP2003043370A (ja) | 2003-02-13 |
Family
ID=7690978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002197335A Pending JP2003043370A (ja) | 2001-07-06 | 2002-07-05 | 共焦点顕微鏡 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6917468B2 (ja) |
| EP (1) | EP1273952A3 (ja) |
| JP (1) | JP2003043370A (ja) |
| DE (1) | DE10133017C2 (ja) |
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| JP2013130684A (ja) * | 2011-12-21 | 2013-07-04 | Yokogawa Electric Corp | 共焦点光スキャナおよび共焦点顕微鏡 |
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-
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- 2002-07-05 US US10/189,245 patent/US6917468B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007011158A (ja) * | 2005-07-04 | 2007-01-18 | Dainippon Printing Co Ltd | ホログラム観察具セットとそのための点光源生成シート |
| JP2013130684A (ja) * | 2011-12-21 | 2013-07-04 | Yokogawa Electric Corp | 共焦点光スキャナおよび共焦点顕微鏡 |
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