JP2003066340A - 走査顕微鏡および光学要素 - Google Patents
走査顕微鏡および光学要素Info
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- JP2003066340A JP2003066340A JP2002219650A JP2002219650A JP2003066340A JP 2003066340 A JP2003066340 A JP 2003066340A JP 2002219650 A JP2002219650 A JP 2002219650A JP 2002219650 A JP2002219650 A JP 2002219650A JP 2003066340 A JP2003066340 A JP 2003066340A
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- 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
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
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- 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
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- G02B21/0024—Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
- G02B21/0052—Optical details of the image generation
- G02B21/0068—Optical details of the image generation arrangements using polarisation
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- 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
- G02B21/0052—Optical details of the image generation
- G02B21/0076—Optical details of the image generation arrangements using fluorescence or luminescence
Abstract
(57)【要約】
【課題】普遍的に使用可能で、公知の種々の走査顕微鏡
の利点を提供し、位置調整コストを要せずに、或いは位
置調整コストを少なくして後付け可能な走査顕微鏡を提
供する。 【解決手段】照射光路と検出光路とを互いに一定の角度
を成すように分離させ且つ少なくとも１つの音響光学部
材（１３）を有する交換可能なモジュール（６６）が照
射光路と検出光路とに配置されている。
の利点を提供し、位置調整コストを要せずに、或いは位
置調整コストを少なくして後付け可能な走査顕微鏡を提
供する。 【解決手段】照射光路と検出光路とを互いに一定の角度
を成すように分離させ且つ少なくとも１つの音響光学部
材（１３）を有する交換可能なモジュール（６６）が照
射光路と検出光路とに配置されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、照射光路と検出光
路とを確定し、該照射光路と検出光路とに対物レンズを
配置した走査顕微鏡に関するものである。さらに本発明
は、少なくとも３つのポートを備え、第１のポートで照
射光線をカップリング可能で、第２のポートで照射光線
をデカップリング可能で且つ検出光線をカップリング可
能で、第３のポートで検出光線をデカップリング可能な
光学要素に関するものである。
路とを確定し、該照射光路と検出光路とに対物レンズを
配置した走査顕微鏡に関するものである。さらに本発明
は、少なくとも３つのポートを備え、第１のポートで照
射光線をカップリング可能で、第２のポートで照射光線
をデカップリング可能で且つ検出光線をカップリング可
能で、第３のポートで検出光線をデカップリング可能な
光学要素に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】走査顕微鏡では、試料を光線で照射し
て、試料から放出された検出光を反射光または蛍光光と
して観察する。照射光線の焦点は制御可能な光線偏向装
置を用いて試料面内を移動させられ、一般的には２つの
ミラーを傾動させることにより移動させる。この場合偏
向軸線は互いにほぼ垂直に位置しているので、一方のミ
ラーはｘ方向に、他方のミラーはｙ方向に偏向する。ミ
ラーの傾動はたとえば検流計型位置調整要素を用いて行
なう。対象物から来る検出光のパワーは走査ビームの位
置に依存して測定される。位置調整要素は通常ミラーの
現在位置を検出するためのセンサを備えている。照射光
はビームスプリッターを介してカップリングされる。対
象物から来る蛍光光または反射光はこのビームスプリッ
ターを通過して検出器に到達する。
て、試料から放出された検出光を反射光または蛍光光と
して観察する。照射光線の焦点は制御可能な光線偏向装
置を用いて試料面内を移動させられ、一般的には２つの
ミラーを傾動させることにより移動させる。この場合偏
向軸線は互いにほぼ垂直に位置しているので、一方のミ
ラーはｘ方向に、他方のミラーはｙ方向に偏向する。ミ
ラーの傾動はたとえば検流計型位置調整要素を用いて行
なう。対象物から来る検出光のパワーは走査ビームの位
置に依存して測定される。位置調整要素は通常ミラーの
現在位置を検出するためのセンサを備えている。照射光
はビームスプリッターを介してカップリングされる。対
象物から来る蛍光光または反射光はこのビームスプリッ
ターを通過して検出器に到達する。
【０００３】特に共焦点走査顕微鏡では、対象物は光線
の焦点を用いて３次元で走査される。共焦点走査顕微鏡
は一般に光源と、光源の光を穴絞り（いわゆる励起絞
り）に合焦させるための合焦光学系と、ビームスプリッ
ターと、光線制御用の光線偏向装置と、顕微鏡光学系
と、検出絞りと、検出光または蛍光光を検出する検出器
とを有している。照射光はビームスプリッターを介して
カップリングされる。対象物から来る蛍光光または反射
光は光線偏向装置を介してビームスプリッターに戻って
これを通過し、次に検出絞りに合焦する。検出絞りの後
方には検出器が設けられている。この検出装置はデスキ
ャン(Descan)装置と呼ばれるもので、合焦領域に直接起
源をもたない検出光は別の光路を通り、検出絞りを通過
しないので、照射光線の焦点を用いて対象物を連続走査
することにより３次元像を形成させるための点情報が得
られる。３次元像はほとんどの場合層状イメージデータ
の取得によって得られる。
の焦点を用いて３次元で走査される。共焦点走査顕微鏡
は一般に光源と、光源の光を穴絞り（いわゆる励起絞
り）に合焦させるための合焦光学系と、ビームスプリッ
ターと、光線制御用の光線偏向装置と、顕微鏡光学系
と、検出絞りと、検出光または蛍光光を検出する検出器
とを有している。照射光はビームスプリッターを介して
カップリングされる。対象物から来る蛍光光または反射
光は光線偏向装置を介してビームスプリッターに戻って
これを通過し、次に検出絞りに合焦する。検出絞りの後
方には検出器が設けられている。この検出装置はデスキ
ャン(Descan)装置と呼ばれるもので、合焦領域に直接起
源をもたない検出光は別の光路を通り、検出絞りを通過
しないので、照射光線の焦点を用いて対象物を連続走査
することにより３次元像を形成させるための点情報が得
られる。３次元像はほとんどの場合層状イメージデータ
の取得によって得られる。
【０００４】ライカ社の刊行物であるドイツ連邦共和国
特許公開第１９９０６７５７Ａ１号公報から知られてい
る光学装置は、蛍光の励起に適した光源の光路内に配置
されており、少なくとも１つの光源の励起光を顕微鏡に
カップリングし、且つ対象物で散乱および反射した励起
光または励起波長を、対象物から検出光路を経て来る光
からフェードアウトさせる少なくとも１つのスペクトル
選択要素を備えている。この光学装置は、構成を簡潔に
して、しかも可変構成にするために、前記スペクトル選
択要素により異なる波長の励起光をフェードアウトでき
る点を特徴としている。択一的にこの種の光学装置が特
徴としているのは、スペクトル選択要素がフェードアウ
トされる励起波長に設定可能なことである。さらに上記
公報には、スペクトル選択要素をＡＯＴＦ(Acousto-Opt
ical-Tunable-Folter)またはＡＯＤ(Acousto-Optical-D
eflector)として構成してよいことが記載されている。
特許公開第１９９０６７５７Ａ１号公報から知られてい
る光学装置は、蛍光の励起に適した光源の光路内に配置
されており、少なくとも１つの光源の励起光を顕微鏡に
カップリングし、且つ対象物で散乱および反射した励起
光または励起波長を、対象物から検出光路を経て来る光
からフェードアウトさせる少なくとも１つのスペクトル
選択要素を備えている。この光学装置は、構成を簡潔に
して、しかも可変構成にするために、前記スペクトル選
択要素により異なる波長の励起光をフェードアウトでき
る点を特徴としている。択一的にこの種の光学装置が特
徴としているのは、スペクトル選択要素がフェードアウ
トされる励起波長に設定可能なことである。さらに上記
公報には、スペクトル選択要素をＡＯＴＦ(Acousto-Opt
ical-Tunable-Folter)またはＡＯＤ(Acousto-Optical-D
eflector)として構成してよいことが記載されている。
【０００５】ドイツ連邦共和国特許公開第１９８５９３
１４Ａ１号公報からは、顕微鏡光路内で、有利には共焦
点顕微鏡内で、特にレーザー走査顕微鏡内で、励起光と
放射光とを分離させるための光回折要素の配置構成が知
られている。この場合光回折要素を励起光も放射光も通
過し、励起波長の少なくとも１つは回折により影響を受
けるが、試料から放射された他の波長は光回折要素を影
響を受けずに通過し、これにより励起光から空間的に分
断される。この装置はＡＯＴＦを有している。
１４Ａ１号公報からは、顕微鏡光路内で、有利には共焦
点顕微鏡内で、特にレーザー走査顕微鏡内で、励起光と
放射光とを分離させるための光回折要素の配置構成が知
られている。この場合光回折要素を励起光も放射光も通
過し、励起波長の少なくとも１つは回折により影響を受
けるが、試料から放射された他の波長は光回折要素を影
響を受けずに通過し、これにより励起光から空間的に分
断される。この装置はＡＯＴＦを有している。
【０００６】上記公知の走査顕微鏡は、照射光と検出光
の分断をビームスプリッターを用いて行う走査顕微鏡に
比べると、音響光学要素が異なる振動数の音波で制御さ
れることにより照射光または検出光用の任意のどのよう
な光学波長にも設定できるので、スペクトル的フレキシ
ビリティの点で利点がある。また、これら公知の走査顕
微鏡は、スペクトルの分断に関してはビームスプリッタ
ーを用いた走査顕微鏡よりも何倍も優れている。試料が
反射性を持っている場合には、音響光学部材内での光パ
ワーのロスが高くなるので、たとえばニュートラルスプ
リッターとして構成されるビームスプリッターを備えた
走査顕微鏡が優先的に使用される。ビームスプリッター
を複数備えた走査顕微鏡はこれよりもさらに低コストで
ある。
の分断をビームスプリッターを用いて行う走査顕微鏡に
比べると、音響光学要素が異なる振動数の音波で制御さ
れることにより照射光または検出光用の任意のどのよう
な光学波長にも設定できるので、スペクトル的フレキシ
ビリティの点で利点がある。また、これら公知の走査顕
微鏡は、スペクトルの分断に関してはビームスプリッタ
ーを用いた走査顕微鏡よりも何倍も優れている。試料が
反射性を持っている場合には、音響光学部材内での光パ
ワーのロスが高くなるので、たとえばニュートラルスプ
リッターとして構成されるビームスプリッターを備えた
走査顕微鏡が優先的に使用される。ビームスプリッター
を複数備えた走査顕微鏡はこれよりもさらに低コストで
ある。
【０００７】市販の走査顕微鏡には、通常の光学顕微鏡
でも使用されるような顕微鏡スタンドが少なくとも１つ
設けられている。通常、特に共焦点走査顕微鏡は通常の
光学顕微鏡としても使用可能である。通常の蛍光落射顕
微鏡では、光源（たとえばアークランプ）の光からカラ
ーフィルタ（いわゆる励起フィルタ）を用いて、蛍光励
起用の所望の波長範囲を有する成分が顕微鏡の光路にカ
ップリングされる。顕微鏡の光路へのカップリングは、
励起光を試料のほうへ反射させる二色性ビームスプリッ
ター用いて行なわれるが、この二色性ビームスプリッタ
ーは試料から来る蛍光光をほとんど妨害せずに通過させ
る。試料によって散乱し戻ってくる励起光は遮断フィル
タで抑止されるが、しかしこの遮断フィルタは蛍光光線
に対しては透過性がある。互いに整合しているフィルタ
とビームスプリッターとを最適に組み合わせて容易に交
換可能なモジュール状のフィルタブロックを形成させる
ことは従来慣用的に行なわれている。ほとんどの場合、
フィルタブロックは顕微鏡内部のレボルバー内にいわゆ
る蛍光落射照明器の部品として配置されているので、迅
速且つ容易な交換が可能である。ドロワー（引出し）上
に回転可能に保持される複数個の蛍光キューブを受容す
るためのレボルバー保持部を有している倒立顕微鏡用の
蛍光装置は、たとえばドイツ連邦共和国特許第４４０４
１８６Ｃ１号公報に記載されている。
でも使用されるような顕微鏡スタンドが少なくとも１つ
設けられている。通常、特に共焦点走査顕微鏡は通常の
光学顕微鏡としても使用可能である。通常の蛍光落射顕
微鏡では、光源（たとえばアークランプ）の光からカラ
ーフィルタ（いわゆる励起フィルタ）を用いて、蛍光励
起用の所望の波長範囲を有する成分が顕微鏡の光路にカ
ップリングされる。顕微鏡の光路へのカップリングは、
励起光を試料のほうへ反射させる二色性ビームスプリッ
ター用いて行なわれるが、この二色性ビームスプリッタ
ーは試料から来る蛍光光をほとんど妨害せずに通過させ
る。試料によって散乱し戻ってくる励起光は遮断フィル
タで抑止されるが、しかしこの遮断フィルタは蛍光光線
に対しては透過性がある。互いに整合しているフィルタ
とビームスプリッターとを最適に組み合わせて容易に交
換可能なモジュール状のフィルタブロックを形成させる
ことは従来慣用的に行なわれている。ほとんどの場合、
フィルタブロックは顕微鏡内部のレボルバー内にいわゆ
る蛍光落射照明器の部品として配置されているので、迅
速且つ容易な交換が可能である。ドロワー（引出し）上
に回転可能に保持される複数個の蛍光キューブを受容す
るためのレボルバー保持部を有している倒立顕微鏡用の
蛍光装置は、たとえばドイツ連邦共和国特許第４４０４
１８６Ｃ１号公報に記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、普遍
的に使用可能で、公知の種々の走査顕微鏡の利点を提供
し、位置調整コストを要せずに、或いは位置調整コスト
を少なくして後付け可能な走査顕微鏡を提供することで
ある。
的に使用可能で、公知の種々の走査顕微鏡の利点を提供
し、位置調整コストを要せずに、或いは位置調整コスト
を少なくして後付け可能な走査顕微鏡を提供することで
ある。
【０００９】本発明の他の課題は、照射光線と検出光線
とを分離させるために普遍的に使用可能な光学要素を提
供することである。
とを分離させるために普遍的に使用可能な光学要素を提
供することである。
【００１０】本発明は、上記課題を解決するため、走査
顕微鏡においては、照射光路と検出光路とを互いに一定
の角度を成すように分離させ且つ少なくとも１つの音響
光学部材を有する交換可能なモジュールが照射光路と検
出光路とに配置されていることを特徴とするものであ
る。
顕微鏡においては、照射光路と検出光路とを互いに一定
の角度を成すように分離させ且つ少なくとも１つの音響
光学部材を有する交換可能なモジュールが照射光路と検
出光路とに配置されていることを特徴とするものであ
る。
【００１１】また光学要素においては、光学要素が少な
くとも１つの第１の音響光学部材を有し、且つ交換可能
なモジュールとして構成されていることを特徴とするも
のである。本発明には、後付け可能という利点以外に
も、任意に選定可能な少なくとも１つの波長または任意
に選定可能な少なくとも１つの波長範囲の照射光のパワ
ーを自在に変化させることができるという利点があり、
この場合ロスの少ない反射顕微鏡も可能である。
くとも１つの第１の音響光学部材を有し、且つ交換可能
なモジュールとして構成されていることを特徴とするも
のである。本発明には、後付け可能という利点以外に
も、任意に選定可能な少なくとも１つの波長または任意
に選定可能な少なくとも１つの波長範囲の照射光のパワ
ーを自在に変化させることができるという利点があり、
この場合ロスの少ない反射顕微鏡も可能である。
【００１２】本発明による走査顕微鏡の有利な構成で
は、音響光学部材はＡＯＴＦ(Acousto-Optical-Tunable
-Folter)として構成される。ＡＯＤ(Acousto-Optical-D
eflector)を用いた実施形態も可能である。
は、音響光学部材はＡＯＴＦ(Acousto-Optical-Tunable
-Folter)として構成される。ＡＯＤ(Acousto-Optical-D
eflector)を用いた実施形態も可能である。
【００１３】本発明の他の実施形態では、検出光を偏光
に依存して空間的に分割させる音響光学部材の二重屈折
を補償する光学的補償要素が設けられる。二重屈折特性
は音響光学部材の結晶構造に起因するものである。多く
の音響光学部材は境界面の配置により検出光に対し望ま
しくないプリズム作用を及ぼすが、このプリズム作用は
他の有利な構成では光学的補償要素により補償される。
プリズム作用は検出光線を空間的にスペクトル分割させ
る。特に有利な実施形態では、前記光学的補償要素は望
ましくないプリズム作用も二重屈折も補償する。この場
合、光学的補償要素が他の音響光学部材を有しているの
が有利である。特に有利な実施形態では、前記他の音響
光学部材と第１の音響光学部材とは同じ外径を有し、且
つ同じ結晶構造を有している。他の音響光学部材と第１
の音響光学部材とは該第１の音響光学部材に当たる検出
光線の伝播方向によって定義される軸線のまわりに互い
に１８０゜回転して位置決めされている。通常は、この
ように位置決めされた他の音響光学部材は第１の音響光
学部材に当たる検出光線の伝播方向によって定義される
軸線に対し側方にずらして配置され、検出光線がこの他
の音響光学部材に当たるようにする。この実施態様にお
ける第１の音響光学部材と他の音響光学部材との距離は
できるだけ短く選定し、第１の音響光学部材と他の音響
光学部材との間で検出光線が空間的に大きく分割される
のを回避する。空間的な分割はビーム径の半分のオーダ
ーであれば問題ない。
に依存して空間的に分割させる音響光学部材の二重屈折
を補償する光学的補償要素が設けられる。二重屈折特性
は音響光学部材の結晶構造に起因するものである。多く
の音響光学部材は境界面の配置により検出光に対し望ま
しくないプリズム作用を及ぼすが、このプリズム作用は
他の有利な構成では光学的補償要素により補償される。
プリズム作用は検出光線を空間的にスペクトル分割させ
る。特に有利な実施形態では、前記光学的補償要素は望
ましくないプリズム作用も二重屈折も補償する。この場
合、光学的補償要素が他の音響光学部材を有しているの
が有利である。特に有利な実施形態では、前記他の音響
光学部材と第１の音響光学部材とは同じ外径を有し、且
つ同じ結晶構造を有している。他の音響光学部材と第１
の音響光学部材とは該第１の音響光学部材に当たる検出
光線の伝播方向によって定義される軸線のまわりに互い
に１８０゜回転して位置決めされている。通常は、この
ように位置決めされた他の音響光学部材は第１の音響光
学部材に当たる検出光線の伝播方向によって定義される
軸線に対し側方にずらして配置され、検出光線がこの他
の音響光学部材に当たるようにする。この実施態様にお
ける第１の音響光学部材と他の音響光学部材との距離は
できるだけ短く選定し、第１の音響光学部材と他の音響
光学部材との間で検出光線が空間的に大きく分割される
のを回避する。空間的な分割はビーム径の半分のオーダ
ーであれば問題ない。
【００１４】他の構成では、前記他の音響光学部材は第
１の音響光学部材と直接に、或いは中間部材を介して接
合されている。光学モジュールがビームを案内する要素
とビームを整形する要素とを有しているのが有利であ
る。これはたとえばレンズ、ミラー、光子、凹面鏡、ガ
ラスブロックなどである。特に、音響光学部材を通過す
るときに生じるビームずれまたはビーム偏位を補償する
手段が設けられる。
１の音響光学部材と直接に、或いは中間部材を介して接
合されている。光学モジュールがビームを案内する要素
とビームを整形する要素とを有しているのが有利であ
る。これはたとえばレンズ、ミラー、光子、凹面鏡、ガ
ラスブロックなどである。特に、音響光学部材を通過す
るときに生じるビームずれまたはビーム偏位を補償する
手段が設けられる。
【００１５】他の実施形態では、第１の音響光学部材ま
たは第２の音響光学部材の温度を安定化させる手段が設
けられる。他の変形実施形態では、温度変動または照射
光線の波長の変動による不具合を回避するため、温度に
応じて高周波を制御または調整する手段が設けられる。
これを実現するため、他の変形実施形態では、照射光線
の波長を温度に依存して制御または調整する。
たは第２の音響光学部材の温度を安定化させる手段が設
けられる。他の変形実施形態では、温度変動または照射
光線の波長の変動による不具合を回避するため、温度に
応じて高周波を制御または調整する手段が設けられる。
これを実現するため、他の変形実施形態では、照射光線
の波長を温度に依存して制御または調整する。
【００１６】特に有利な実施形態ではラインマルチプレ
ックスが設けられる。この場合試料の１行は何度も走査
されるが、常に別の波長の照射光で付勢される。試料の
次の行に対する照射光の波長を自動的に切換えるように
してもよい。
ックスが設けられる。この場合試料の１行は何度も走査
されるが、常に別の波長の照射光で付勢される。試料の
次の行に対する照射光の波長を自動的に切換えるように
してもよい。
【００１７】特に有利な実施形態では、モジュールを位
置決めするためのガイド要素とストッパー要素とが設け
られる。これらの要素はたとえば滑動レール、燕尾形ガ
イド、或いはバヨネットソケットであり、簡単且つ確実
な取り付けと位置決めを可能にする。さらに、照射光路
および検出光路内でのモジュールの作用位置を定義する
ストッパー要素が設けられる。このストッパー要素は、
位置決めされたデカップリング要素が検出光路に対し自
動的に位置調整され、位置決め後デカップリング要素の
更なる位置調整が必要ないように構成される。
置決めするためのガイド要素とストッパー要素とが設け
られる。これらの要素はたとえば滑動レール、燕尾形ガ
イド、或いはバヨネットソケットであり、簡単且つ確実
な取り付けと位置決めを可能にする。さらに、照射光路
および検出光路内でのモジュールの作用位置を定義する
ストッパー要素が設けられる。このストッパー要素は、
位置決めされたデカップリング要素が検出光路に対し自
動的に位置調整され、位置決め後デカップリング要素の
更なる位置調整が必要ないように構成される。
【００１８】他の実施形態では、少なくとも１つの要素
受容部を有するレボルバーまたはスライド台がモジュー
ルの位置決めのために設けられる。この場合要素受容部
には、レボルバーを簡単に回転させることにより、或い
は、スライド台を変位させることにより、モジュールを
照射光路内または検出光路内で位置決め可能であるよう
にモジュールが取り付けられる。モジュールの位置調整
は、レボルバーまたはスライド台に取り付ける際に１回
だけ行なえばよい。レボルバーまたはスライド台はロッ
ク装置を有しているのが有利であり、ロック装置はモジ
ュールが照射光路または検出光路内に位置決めされたと
きにレボルバーまたはスライド台を取り外し可能に固定
する。他の変形実施形態では、レボルバーまたはスライ
ド台は複数個の要素受容部を有し、要素受容部内には、
二色性ビームスプリッターとして、またはニュートラル
スプリッターとして、或いはカラービームスプリッター
として構成されているビームスプリッターが取り付けら
れる。本発明によるこの解決法は、モジュールとスペク
トル特性が異なる複数の種々のビームスプリッターとが
用意され、簡単に交換できるので、フレキシビリティが
高い。
受容部を有するレボルバーまたはスライド台がモジュー
ルの位置決めのために設けられる。この場合要素受容部
には、レボルバーを簡単に回転させることにより、或い
は、スライド台を変位させることにより、モジュールを
照射光路内または検出光路内で位置決め可能であるよう
にモジュールが取り付けられる。モジュールの位置調整
は、レボルバーまたはスライド台に取り付ける際に１回
だけ行なえばよい。レボルバーまたはスライド台はロッ
ク装置を有しているのが有利であり、ロック装置はモジ
ュールが照射光路または検出光路内に位置決めされたと
きにレボルバーまたはスライド台を取り外し可能に固定
する。他の変形実施形態では、レボルバーまたはスライ
ド台は複数個の要素受容部を有し、要素受容部内には、
二色性ビームスプリッターとして、またはニュートラル
スプリッターとして、或いはカラービームスプリッター
として構成されているビームスプリッターが取り付けら
れる。本発明によるこの解決法は、モジュールとスペク
トル特性が異なる複数の種々のビームスプリッターとが
用意され、簡単に交換できるので、フレキシビリティが
高い。
【００１９】特に有利な構成では、モジュールからデカ
ップリングされた照射光線とモジュールからデカップリ
ングされた検出光線とは平行な光軸を有している。この
構成は、平面平行な基板を土台としているビームスプリ
ッターとの交換を容易にする。
ップリングされた照射光線とモジュールからデカップリ
ングされた検出光線とは平行な光軸を有している。この
構成は、平面平行な基板を土台としているビームスプリ
ッターとの交換を容易にする。
【００２０】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を添付の
図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明による光学
要素１を示している。光学要素１は第１のポート３と第
２のポート５と第３のポート７とを有し、第１のポート
３で照射光線９がカップリングされ、第２のポート５で
照射光線９はデカップリングされ且つ検査ビーム１１が
カップリングされ、そして第３のポート７で検出光線１
１はデカップリングされる。光学要素１は第１の音響光
学部材１３を有し、ケーシング１５を備えた交換可能な
モジュールとして構成されている。入射する照射光線９
は転向ミラー１７により第１の音響光学部材１３へ誘導
される。音響光学部材１３は音波が通過するＡＯＴＦと
して構成されている。音波は電気制御されるピエゾ音響
発生器により生成される。音波の周波数は、照射光線９
の所望の波長成分だけが第２のポート５の方向へ誘導さ
れるように選定される。照射光線９のうち、音響励起の
影響を受けない他の成分は、ビームトラップ１９へ誘導
される。音波の振幅を変えることにより、第２のポート
５から出る照射光線９のパワーを選定することができ、
これは特に反射顕微鏡に適用する場合に特に有利であ
る。この場合音響光学部材１３の結晶断面および指向性
は、カップリング方向が同じ場合、異なる波長が同じ方
向へ偏向されるように選定されている。
図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明による光学
要素１を示している。光学要素１は第１のポート３と第
２のポート５と第３のポート７とを有し、第１のポート
３で照射光線９がカップリングされ、第２のポート５で
照射光線９はデカップリングされ且つ検査ビーム１１が
カップリングされ、そして第３のポート７で検出光線１
１はデカップリングされる。光学要素１は第１の音響光
学部材１３を有し、ケーシング１５を備えた交換可能な
モジュールとして構成されている。入射する照射光線９
は転向ミラー１７により第１の音響光学部材１３へ誘導
される。音響光学部材１３は音波が通過するＡＯＴＦと
して構成されている。音波は電気制御されるピエゾ音響
発生器により生成される。音波の周波数は、照射光線９
の所望の波長成分だけが第２のポート５の方向へ誘導さ
れるように選定される。照射光線９のうち、音響励起の
影響を受けない他の成分は、ビームトラップ１９へ誘導
される。音波の振幅を変えることにより、第２のポート
５から出る照射光線９のパワーを選定することができ、
これは特に反射顕微鏡に適用する場合に特に有利であ
る。この場合音響光学部材１３の結晶断面および指向性
は、カップリング方向が同じ場合、異なる波長が同じ方
向へ偏向されるように選定されている。
【００２１】光学要素１により照射光線９のパワーの変
更、照射光線９の少なくとも１つの選定可能な波長また
は選定可能な波長範囲のパワーの変更、および選定可能
な波長または選定可能な波長範囲の完全なフェードアウ
トが可能である。図面で破線で示した検出光線１１は、
照射光線９とは逆の伝播方向で音響光学部材１３に当た
る。照射光線９と同じ波長で且つ同じ偏光状態の検出光
線１１の成分は、音波の振幅に応じて全部または一部が
転向ミラー１７へ転向され、次に第１のポート３へ誘導
される。すなわち振幅が小さければ、影響を受けない成
分が転向ミラー１７のそばを通過する。検出光線１１が
たとえば反射光であれば、光学要素１は可変ニュートラ
ルビームスプリッターのごとく作用し、その分割比は音
波の振幅によって決定される。検出光線１１がたとえば
ストークスシフトまたはラマンシフトにより波長が変化
する蛍光光線であれば、蛍光光線は音波の影響を受けず
に転向ミラー１７をのそば通過する。音響光学部材１３
の二重屈折により検出光線１１は正常偏光ビームと異常
偏光ビームとに分割される。さらに、正常偏光ビームと
異常偏光ビームとはそれぞれ音響光学部材１３のプリズ
ム作用によりスペクトル分類される。補償のため、他の
音響光学部材２３からなる光学的補償要素２１が設けら
れている。この他の音響光学部材２３は構成の点で第１
の音響光学部材１３に対応している。他の音響光学部材
２３は第１の音響光学部材１３の光軸のまわりに１８０
゜回転させた状態で配置されている。これにより、偏光
方向が異なる、分割された部分ビームは再び統合され
る。同時に、第１の音響光学部材１３のスペクトル分類
を中止させる。場合によっては、波長が異なる検出光に
対してわずかな平行シフトが残る。検出光線１１は前記
他の音響光学部材２３を通過した後、第１のミラー２７
と第２のミラー２９とからなるミラー対２５に当たる。
ミラー対２５は検出光線１１を所望の光軸（すなわち第
２のポート５から侵入する検出光線１１の光軸）に誘導
させるためのものである。これは光学要素１を通常のビ
ームスプリッターを備えた要素と交換するのを容易にさ
せる。照射光線９と同様に検出光線１１も第１の音響光
学部材１３または他の音響光学部材２３によってスペク
トル選択的に(spektral selektiv)パワーを変化させる
ことができる。
更、照射光線９の少なくとも１つの選定可能な波長また
は選定可能な波長範囲のパワーの変更、および選定可能
な波長または選定可能な波長範囲の完全なフェードアウ
トが可能である。図面で破線で示した検出光線１１は、
照射光線９とは逆の伝播方向で音響光学部材１３に当た
る。照射光線９と同じ波長で且つ同じ偏光状態の検出光
線１１の成分は、音波の振幅に応じて全部または一部が
転向ミラー１７へ転向され、次に第１のポート３へ誘導
される。すなわち振幅が小さければ、影響を受けない成
分が転向ミラー１７のそばを通過する。検出光線１１が
たとえば反射光であれば、光学要素１は可変ニュートラ
ルビームスプリッターのごとく作用し、その分割比は音
波の振幅によって決定される。検出光線１１がたとえば
ストークスシフトまたはラマンシフトにより波長が変化
する蛍光光線であれば、蛍光光線は音波の影響を受けず
に転向ミラー１７をのそば通過する。音響光学部材１３
の二重屈折により検出光線１１は正常偏光ビームと異常
偏光ビームとに分割される。さらに、正常偏光ビームと
異常偏光ビームとはそれぞれ音響光学部材１３のプリズ
ム作用によりスペクトル分類される。補償のため、他の
音響光学部材２３からなる光学的補償要素２１が設けら
れている。この他の音響光学部材２３は構成の点で第１
の音響光学部材１３に対応している。他の音響光学部材
２３は第１の音響光学部材１３の光軸のまわりに１８０
゜回転させた状態で配置されている。これにより、偏光
方向が異なる、分割された部分ビームは再び統合され
る。同時に、第１の音響光学部材１３のスペクトル分類
を中止させる。場合によっては、波長が異なる検出光に
対してわずかな平行シフトが残る。検出光線１１は前記
他の音響光学部材２３を通過した後、第１のミラー２７
と第２のミラー２９とからなるミラー対２５に当たる。
ミラー対２５は検出光線１１を所望の光軸（すなわち第
２のポート５から侵入する検出光線１１の光軸）に誘導
させるためのものである。これは光学要素１を通常のビ
ームスプリッターを備えた要素と交換するのを容易にさ
せる。照射光線９と同様に検出光線１１も第１の音響光
学部材１３または他の音響光学部材２３によってスペク
トル選択的に(spektral selektiv)パワーを変化させる
ことができる。
【００２２】図２は共焦点走査顕微鏡として実施した本
発明による走査顕微鏡を示すもので、２つのレーザー３
１，３３を備え、その放射光線３５，３７の波長は異な
っており、放射光線３５，３７は二色性の光線統合器３
９により統合されて照射光線９を形成する。この走査顕
微鏡はストッパー要素４１，４３を有し、ストッパー要
素４１，４３は光学要素１と他の光学要素４７の作用位
置を決定して、位置調整を必要とすることなく位置決め
を可能にする。なお光学要素１と他の光学要素４７とは
選択的にこの作業位置へ持ち来たし可能である。さら
に、燕尾形ガイドとして構成された案内要素４５が設け
られている。光学要素１は図１に図示した光学要素に対
応している。前記他の光学要素４７は二色性ビームスプ
リッター４６を有しており、照射光路と検出光路とを分
離できるようになっている。それぞれ作用位置に持ち来
たされた光学要素は影響を受けた照射光線９または影響
を受けなかった照射光線９を、カルダン式に懸架されて
いるスキャンミラー５１を有している光線偏向装置４９
へ偏向させ、照射光線９を走査光学系５３と鏡筒光学系
５５と対物レンズ５７とにより試料５９を介して案内
し、或いは試料５９により案内する。試料５９から来る
検出光線１１は逆方向に走査光学系５３と鏡筒光学系５
５と対物レンズ５７とを貫通し、スキャンミラー５１を
介して光学要素１，４７へ達する。光学要素１，４７は
検出光線１１を多帯域検出器として構成された検出器６
１へ誘導する。共焦点走査顕微鏡において通常設けられ
る照射ピンホール６３と検出ピンホール６５とは完全を
期すために図示したが、光線を案内し整形するためのい
くつかの光学要素と、音響光学部材のためのドライバー
とフィーダーとは図面を見やすくするために省略した。
これらの要素は当業者に十分知られているものである。
発明による走査顕微鏡を示すもので、２つのレーザー３
１，３３を備え、その放射光線３５，３７の波長は異な
っており、放射光線３５，３７は二色性の光線統合器３
９により統合されて照射光線９を形成する。この走査顕
微鏡はストッパー要素４１，４３を有し、ストッパー要
素４１，４３は光学要素１と他の光学要素４７の作用位
置を決定して、位置調整を必要とすることなく位置決め
を可能にする。なお光学要素１と他の光学要素４７とは
選択的にこの作業位置へ持ち来たし可能である。さら
に、燕尾形ガイドとして構成された案内要素４５が設け
られている。光学要素１は図１に図示した光学要素に対
応している。前記他の光学要素４７は二色性ビームスプ
リッター４６を有しており、照射光路と検出光路とを分
離できるようになっている。それぞれ作用位置に持ち来
たされた光学要素は影響を受けた照射光線９または影響
を受けなかった照射光線９を、カルダン式に懸架されて
いるスキャンミラー５１を有している光線偏向装置４９
へ偏向させ、照射光線９を走査光学系５３と鏡筒光学系
５５と対物レンズ５７とにより試料５９を介して案内
し、或いは試料５９により案内する。試料５９から来る
検出光線１１は逆方向に走査光学系５３と鏡筒光学系５
５と対物レンズ５７とを貫通し、スキャンミラー５１を
介して光学要素１，４７へ達する。光学要素１，４７は
検出光線１１を多帯域検出器として構成された検出器６
１へ誘導する。共焦点走査顕微鏡において通常設けられ
る照射ピンホール６３と検出ピンホール６５とは完全を
期すために図示したが、光線を案内し整形するためのい
くつかの光学要素と、音響光学部材のためのドライバー
とフィーダーとは図面を見やすくするために省略した。
これらの要素は当業者に十分知られているものである。
【００２３】図３は二色性ビームスプリッターと音響光
学部材を備えた光学要素とのスペクトル特性を比較した
グラフである。ビームスプリッターはトリプルダイクロ
イック体(dreifach Dichroiten)であり、４８８ｎｍ，
５４３ｎｍ，６３３ｎｍの励起波長に対し最適化された
ものである。これらの波長に対しては高反射性が必要で
あり、これに対応して透過性は小さくなければならな
い。効果的に蛍光検出するためには、励起ライン以上の
残りの波長範囲において高透過率が要求される。検出可
能な蛍光・光パワーは、ビームスプリッター透過率と蛍
光スペクトルとの積を所望の波長範囲に関し積分するこ
とから得られる。図３は、同じ励起波長４８８ｎｍ，５
４３ｎｍ，６３３ｎｍに設定されている音響光学部材を
備えた光学要素の透過スペクトルを示したものである。
学部材を備えた光学要素とのスペクトル特性を比較した
グラフである。ビームスプリッターはトリプルダイクロ
イック体(dreifach Dichroiten)であり、４８８ｎｍ，
５４３ｎｍ，６３３ｎｍの励起波長に対し最適化された
ものである。これらの波長に対しては高反射性が必要で
あり、これに対応して透過性は小さくなければならな
い。効果的に蛍光検出するためには、励起ライン以上の
残りの波長範囲において高透過率が要求される。検出可
能な蛍光・光パワーは、ビームスプリッター透過率と蛍
光スペクトルとの積を所望の波長範囲に関し積分するこ
とから得られる。図３は、同じ励起波長４８８ｎｍ，５
４３ｎｍ，６３３ｎｍに設定されている音響光学部材を
備えた光学要素の透過スペクトルを示したものである。
【００２４】図４は本発明によるモジュール６６を示し
たもので、モジュール６６は、この図面では保持部６９
によって覆われている第１の音響光学部材と、保持部６
９内に配置されている他の音響光学部材２３とを備えて
いる。モジュール６６はケーシング１５と、第１のポー
ト３と、第２のポート５と、第３のポート７とを有して
おり、第１のポート３には照射光線９がカップリングさ
れ、第２のポート５において照射光線９はデカップリン
グされ且つ検出光線１１がカップリングされ、第３のポ
ート７で検出光線１１がデカップリングされる。さら
に、正確な位置決めのための止め面７１，７３が設けら
れている。モジュール６６は構成が簡潔で、位置調整コ
ストなしにたとえば走査顕微鏡或いは細胞流量計(Durch
flusszytometer)のような光学器械に取り付けることが
でき、たとえば図５に図示した光学要素と交換すること
ができる。
たもので、モジュール６６は、この図面では保持部６９
によって覆われている第１の音響光学部材と、保持部６
９内に配置されている他の音響光学部材２３とを備えて
いる。モジュール６６はケーシング１５と、第１のポー
ト３と、第２のポート５と、第３のポート７とを有して
おり、第１のポート３には照射光線９がカップリングさ
れ、第２のポート５において照射光線９はデカップリン
グされ且つ検出光線１１がカップリングされ、第３のポ
ート７で検出光線１１がデカップリングされる。さら
に、正確な位置決めのための止め面７１，７３が設けら
れている。モジュール６６は構成が簡潔で、位置調整コ
ストなしにたとえば走査顕微鏡或いは細胞流量計(Durch
flusszytometer)のような光学器械に取り付けることが
でき、たとえば図５に図示した光学要素と交換すること
ができる。
【００２５】図５に図示した光学要素は、複数個のビー
ムスプリッター７７，７９を貯留しているスライド台７
５を備え、そのケーシング１５は図４に図示したモジュ
ールと同じ形状を有している。この光学要素は構成が簡
潔で、位置調整コストなしにたとえば走査顕微鏡或いは
細胞流量計(Flusszytometer)のような光学器械に取り付
けることができ、たとえば図４に図示した光学要素と交
換することができる。
ムスプリッター７７，７９を貯留しているスライド台７
５を備え、そのケーシング１５は図４に図示したモジュ
ールと同じ形状を有している。この光学要素は構成が簡
潔で、位置調整コストなしにたとえば走査顕微鏡或いは
細胞流量計(Flusszytometer)のような光学器械に取り付
けることができ、たとえば図４に図示した光学要素と交
換することができる。
【００２６】以上本発明を特別な実施形態に関し説明し
たが、特許請求の範囲の権利保護範囲を逸脱することが
なければ、種々の変更を行なえることは言うまでもな
い。
たが、特許請求の範囲の権利保護範囲を逸脱することが
なければ、種々の変更を行なえることは言うまでもな
い。
【図１】本発明による光学要素を示す図である。
【図２】本発明による走査顕微鏡を示す図である。
【図３】２つの光学要素のスペクトル特性を示すグラフ
である。
である。
【図４】本発明による光学要素を示す図である。
【図５】他の光学要素を示す図である。
１ 光学要素
３ 第１のポート
５ 第２のポート
７ 第３のポート
９ 照射光線
１１ 検出光線
１３ 第１の音響光学部材
１５ ケーシング
１７ 転向ミラー
２１ 光学的補償要素
２３ 他の音響光学部材
２５ ミラー対
３１ レーザー
３１，３３ レーザー
３５，３７ 放射光線
３９ 二色性の光線統合器
４１，４３ ストッパー要素
４５ 案内要素
４６ ビームスプリッター
４７ 他の光学要素
４９ 光線偏向装置
５１ スキャンミラー
５３ 走査光学系
５５ 鏡筒光学系
５７ 対物レンズ
５９ 試料
６１ 検出器
６３ 照射ピンホール
６５ 検出ピンホール
６７ 保持部
６９ 保持部
７１，７３ 止め面
７５ スライド台
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ヨハン エンゲルハルト
ドイツ連邦共和国 デー・76669 バート
シェーンボルン シースマウアーヴェー
ク ６
Ｆターム(参考） 2H052 AA07 AB17 AB19 AC15 AC27
AD16 AD33 AF01
2K002 AA04 AA07 AB06 AB07 HA10
Claims (8)
- 【請求項１】照射光路と検出光路とを確定し、該照射光
路と検出光路とに対物レンズ（５７）を配置した走査顕
微鏡において、 照射光路と検出光路とを互いに一定の角度を成すように
分離させ且つ少なくとも１つの音響光学部材（１３）を
有する交換可能なモジュール（６６）が照射光路と検出
光路とに配置されていることを特徴とする走査顕微鏡。 - 【請求項２】音響光学部材（１３）のプリズム作用と二
重屈折とを補償する光学的補償要素（２１）が設けられ
ていることを特徴とする、請求項１に記載の走査顕微
鏡。 - 【請求項３】光学的補償要素（２１）が他の音響光学部
材（２３）を有していることを特徴とする、請求項２に
記載の走査顕微鏡。 - 【請求項４】他の音響光学部材と第１の音響光学部材と
が、該第１の音響光学部材に当たる検出光線の伝播方向
によって定義される軸線のまわりに互いに１８０゜回転
して位置決めされていることを特徴とする、請求項３に
記載の走査顕微鏡。 - 【請求項５】少なくとも３つのポート（３，５，７）を
備え、第１のポート（３）で照射光線（９）をカップリ
ング可能で、第２のポート（５）で照射光線（９）をデ
カップリング可能で且つ検出光線（１１）をカップリン
グ可能で、第３のポート（７）で検出光線（１１）をデ
カップリング可能な光学要素（１，４７）において、 光学要素（１）が少なくとも１つの第１の音響光学部材
（１３）を有し、且つ交換可能なモジュール（６６）と
して構成されていることを特徴とする光学要素。 - 【請求項６】音響光学部材（１３）のプリズム作用およ
び（または）二重屈折を補償する光学的補償要素（２
１）が設けられていることを特徴とする、請求項５に記
載の光学要素。 - 【請求項７】光学的補償要素（２１）が他の音響光学部
材（２３）を有していること、他の音響光学部材と第１
の音響光学要素とが、該第１の音響光学部材に当たる検
出光線の伝播方向によって定義される軸線のまわりに互
いに１８０゜回転して位置決めされていることを特徴と
する、請求項６に記載の光学要素。 - 【請求項８】デカップリングされた照射光線（９）とデ
カップリングされた検出光線（１１）とが平行な光軸を
有していることを特徴とする、請求項５に記載の光学要
素。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10137154A DE10137154A1 (de) | 2001-07-30 | 2001-07-30 | Scanmikroskop und optisches Element |
| DE10137154.3 | 2001-07-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003066340A true JP2003066340A (ja) | 2003-03-05 |
Family
ID=7693635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002219650A Pending JP2003066340A (ja) | 2001-07-30 | 2002-07-29 | 走査顕微鏡および光学要素 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6850358B2 (ja) |
| EP (1) | EP1281997B1 (ja) |
| JP (1) | JP2003066340A (ja) |
| DE (2) | DE10137154A1 (ja) |
Cited By (2)
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| WO2012049831A1 (ja) * | 2010-10-14 | 2012-04-19 | 株式会社ニコン | 構造化照明装置、構造化照明顕微鏡装置、及び面形状測定装置 |
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|---|---|---|---|---|
| DE102004030208B3 (de) * | 2004-06-22 | 2005-12-15 | Leica Microsystems Heidelberg Gmbh | Auflichtmikroskop |
| DE102007024075B4 (de) | 2007-05-22 | 2022-06-09 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Durchstimmbares akusto-optisches Filterelement, einstellbare Lichtquelle, Mikroskop und akusto-optischer Strahlteiler |
| DE102007053199A1 (de) | 2007-11-06 | 2009-05-14 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Ansteuerung eines akustooptischen Bauteils |
| US9229294B2 (en) | 2010-05-06 | 2016-01-05 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Apparatus and method for operating an acousto-optical component |
| US10048480B2 (en) | 2011-01-07 | 2018-08-14 | Zeta Instruments, Inc. | 3D microscope including insertable components to provide multiple imaging and measurement capabilities |
| DE102011013614A1 (de) * | 2011-03-08 | 2012-09-13 | Carl Zeiss Microimaging Gmbh | Laser-Scanning-Mikroskop und Verfahren zu seinem Betrieb |
| DE102012001854A1 (de) * | 2012-02-01 | 2013-08-01 | Leica Microsystems (Schweiz) Ag | Sonderbeleuchtungs-Operations-Stereomikroskop |
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| JP6768289B2 (ja) * | 2015-12-01 | 2020-10-14 | キヤノン株式会社 | 走査型顕微鏡 |
| EP3252512A1 (en) | 2016-06-03 | 2017-12-06 | Leica Instruments (Singapore) Pte. Ltd. | Interchangeable optical module and microscopic apparatus |
| CN116057444A (zh) | 2020-08-11 | 2023-05-02 | 莱卡微系统Cms有限责任公司 | 光束分离设备 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3632187A (en) * | 1969-11-05 | 1972-01-04 | Ibm | Light deflector and scanner |
| DE8308331U1 (de) * | 1983-03-21 | 1983-06-09 | Ernst Leitz Wetzlar Gmbh, 6330 Wetzlar | Kondensorgehaeuse fuer mikroskope |
| DE4404186C2 (de) | 1993-05-04 | 1998-12-10 | Ruhrtal Gmbh | Hochspannungs-Schaltgerät |
| JP2871547B2 (ja) * | 1995-09-08 | 1999-03-17 | 日本電気株式会社 | 光スペクトルアナライザ装置および光増幅器の制御方法 |
| US5984861A (en) * | 1997-09-29 | 1999-11-16 | Boston Scientific Corporation | Endofluorescence imaging module for an endoscope |
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