JP2003114388A - 全反射型蛍光顕微鏡 - Google Patents
全反射型蛍光顕微鏡Info
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- JP2003114388A JP2003114388A JP2001310511A JP2001310511A JP2003114388A JP 2003114388 A JP2003114388 A JP 2003114388A JP 2001310511 A JP2001310511 A JP 2001310511A JP 2001310511 A JP2001310511 A JP 2001310511A JP 2003114388 A JP2003114388 A JP 2003114388A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 振動面が任意の向きの色素を標的にした分子
を観察することができる全反射型蛍光顕微鏡を提供する
こと。 【解決手段】 直線偏光したレーザー光２のレーザー源
と、該レーザー光の偏光方向を変える光軸に回転可能に
設けられる偏光方向変更部材４と、該レーザー光の進行
方向を変える光軸に回転可能に設けられる偏向部材５
と、集光レンズ６と、対物レンズ７と、該レーザー光の
全反射面８とを順に備え、前記偏向部材は、前記集光レ
ンズの後焦点面の位置にあり、前記対物レンズの後焦点
面は、前記集光レンズの焦点面９の位置にあり、前記全
反射面は、前記対物レンズの焦点面の位置にあり、該レ
ーザー光の前記集光レンズにおける入射面に、透過した
該レーザー光が前記全反射面で全反射するドーナッツ型
の全反射領域を有するものである。また前記レーザー源
は、円偏光したレーザー光と１／４波長板とを有するも
のでもよい。
を観察することができる全反射型蛍光顕微鏡を提供する
こと。 【解決手段】 直線偏光したレーザー光２のレーザー源
と、該レーザー光の偏光方向を変える光軸に回転可能に
設けられる偏光方向変更部材４と、該レーザー光の進行
方向を変える光軸に回転可能に設けられる偏向部材５
と、集光レンズ６と、対物レンズ７と、該レーザー光の
全反射面８とを順に備え、前記偏向部材は、前記集光レ
ンズの後焦点面の位置にあり、前記対物レンズの後焦点
面は、前記集光レンズの焦点面９の位置にあり、前記全
反射面は、前記対物レンズの焦点面の位置にあり、該レ
ーザー光の前記集光レンズにおける入射面に、透過した
該レーザー光が前記全反射面で全反射するドーナッツ型
の全反射領域を有するものである。また前記レーザー源
は、円偏光したレーザー光と１／４波長板とを有するも
のでもよい。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】この発明は、蛍光顕微鏡に関
し、特に、蛍光色素分子1個の向きの観察が可能な全反
射型蛍光顕微鏡及びその方法に関するものである。
し、特に、蛍光色素分子1個の向きの観察が可能な全反
射型蛍光顕微鏡及びその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】蛍光顕微鏡は、ある特定の色の光（特定
の波長の光）が当たると、その光の波長より長い波長の
光を出す色素を利用し、蛍光色素を光らせるための励起
光を照射するための光学系と、それにより発生した蛍光
を観察する光学顕微鏡を組み合わせたものである。観察
したい細胞内の構造に蛍光色素結合させた試薬を結合さ
せ、ある特定の光をこの蛍光色素分子に当てると、目的
の細胞内の構造が暗黒を背景にして光ることになる。こ
のような蛍光色素を顕微鏡標本の染色に応用し観察する
方法が蛍光顕微鏡法である。
の波長の光）が当たると、その光の波長より長い波長の
光を出す色素を利用し、蛍光色素を光らせるための励起
光を照射するための光学系と、それにより発生した蛍光
を観察する光学顕微鏡を組み合わせたものである。観察
したい細胞内の構造に蛍光色素結合させた試薬を結合さ
せ、ある特定の光をこの蛍光色素分子に当てると、目的
の細胞内の構造が暗黒を背景にして光ることになる。こ
のような蛍光色素を顕微鏡標本の染色に応用し観察する
方法が蛍光顕微鏡法である。
【０００３】一般の蛍光顕微鏡で観察可能な蛍光色素分
子の数は数１０個以上であり、蛍光色素分子1個の観察
はできない。これは、蛍光色素分子1個から来る信号に
比較して、ノイズ、即ち、周囲からの光の信号の方が大
きいために1個の蛍光色素分子を識別できないためであ
る。しかし、性能向上のために改良がなされ、フィルタ
ーの性質、対物レンズの品質向上等により、１個の蛍光
色素分子を可視化できる蛍光顕微鏡が開発されている。
子の数は数１０個以上であり、蛍光色素分子1個の観察
はできない。これは、蛍光色素分子1個から来る信号に
比較して、ノイズ、即ち、周囲からの光の信号の方が大
きいために1個の蛍光色素分子を識別できないためであ
る。しかし、性能向上のために改良がなされ、フィルタ
ーの性質、対物レンズの品質向上等により、１個の蛍光
色素分子を可視化できる蛍光顕微鏡が開発されている。
【０００４】また、近年、蛍光色素分子1個の観察のた
めに、図４に示すように、レーザー光源を用い、水溶液
とガラス２７との境界面上の試料に、ガラス２７側から
全反射角以上の角度で前記レーザー光２８を照射し、前
記境界面近傍に発生する非伝播光であるエバネッセント
場２９により前記試料を照明する方法（以下、全反射照
明という）が利用されている。即ち、エバネッセント場
による照明により、蛍光色素分子が蛍光を発することを
利用する方法である。
めに、図４に示すように、レーザー光源を用い、水溶液
とガラス２７との境界面上の試料に、ガラス２７側から
全反射角以上の角度で前記レーザー光２８を照射し、前
記境界面近傍に発生する非伝播光であるエバネッセント
場２９により前記試料を照明する方法（以下、全反射照
明という）が利用されている。即ち、エバネッセント場
による照明により、蛍光色素分子が蛍光を発することを
利用する方法である。
【０００５】エバネッセント場２９は、図４に示すよう
に、前記境界面に垂直方向に対して指数関数的に減衰
し、その減衰常数は屈折率と前記レーザー光の入射角に
依存している。従って、エバネッセント場は、前記境界
面から水溶液中約１５０ｎｍの深さの局所領域のみを照
明するので、前記全反射照明は、通常光による照明と比
較して、背景光が極端に少ない。
に、前記境界面に垂直方向に対して指数関数的に減衰
し、その減衰常数は屈折率と前記レーザー光の入射角に
依存している。従って、エバネッセント場は、前記境界
面から水溶液中約１５０ｎｍの深さの局所領域のみを照
明するので、前記全反射照明は、通常光による照明と比
較して、背景光が極端に少ない。
【０００６】更に、前記水溶液中に多数の蛍光色素分子
（濃度〜５０ｘ１０-9モル／リットル）が存在するよう
な条件下でも、前記境界面近傍の水溶液側に前記蛍光色
素分子が存在する確率は小さいので、前記境界上に固定
されている１個の標的蛍光色素分子以外から発せられる
蛍光は少ない。従って、背景光及び他の蛍光色素分子の
蛍光によるノイズが極端に少ないので、前記標的蛍光分
子1個からの蛍光の観察が可能となる。
（濃度〜５０ｘ１０-9モル／リットル）が存在するよう
な条件下でも、前記境界面近傍の水溶液側に前記蛍光色
素分子が存在する確率は小さいので、前記境界上に固定
されている１個の標的蛍光色素分子以外から発せられる
蛍光は少ない。従って、背景光及び他の蛍光色素分子の
蛍光によるノイズが極端に少ないので、前記標的蛍光分
子1個からの蛍光の観察が可能となる。
【０００７】前記全反射照明による１分子の観察では、
例えば、蛍光色素で標的した蛋白質、ＤＮＡ、基質であ
るＡＴＰなどの生体分子をガラス面に結合させ、１個1
個の分子を独立した輝点として観察する。前記蛍光色素
を励起する場合、色素の振動面と励起光の偏光方向が一
致していることが必要である。
例えば、蛍光色素で標的した蛋白質、ＤＮＡ、基質であ
るＡＴＰなどの生体分子をガラス面に結合させ、１個1
個の分子を独立した輝点として観察する。前記蛍光色素
を励起する場合、色素の振動面と励起光の偏光方向が一
致していることが必要である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の全反射照明では、色素の振動面と励起光の偏光方向
が一致した分子は明るくて観察できるが、一致しない分
子は暗くて観察できない、即ち、励起光の偏光方向に対
して、振動面が任意の向きの色素を標的にした分子を観
察できないという問題点があった。
来の全反射照明では、色素の振動面と励起光の偏光方向
が一致した分子は明るくて観察できるが、一致しない分
子は暗くて観察できない、即ち、励起光の偏光方向に対
して、振動面が任意の向きの色素を標的にした分子を観
察できないという問題点があった。
【０００９】また、色素の振動面に対し特定の偏光方向
では一致せず、観察できないこととなるが、これでは目
的の色素の向きが不明となる。本発明は、前記従来の問
題点を解決するためになされたもので、振動面が任意の
向きの色素を標的にした分子を観察することができる全
反射型蛍光顕微鏡を提供することである。
では一致せず、観察できないこととなるが、これでは目
的の色素の向きが不明となる。本発明は、前記従来の問
題点を解決するためになされたもので、振動面が任意の
向きの色素を標的にした分子を観察することができる全
反射型蛍光顕微鏡を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記問
題を解決するために、レーザー光の光軸を回転軸として
回転可能に設けられる該レーザー光を直線偏光に変換す
る偏光変換部材と、前記光軸を回転軸として前記偏光変
換部材と同期して回転可能に設けられる該レーザー光の
進行方向を変える偏向部材とを有することを特徴とする
全反射型蛍光顕微鏡を提供するものである。ここで、偏
光変換部材とは円偏光を直線偏光とするもの、任意の直
線偏光を特定の直線偏光とするもの、又はランダム偏光
を特定の偏光に変換する機能を有するものが挙げられ
る。また、ここで偏光変換部材はレーザー光の光軸を軸
として自動回転できる機能も付加されており、円偏光等
を直線偏光に変換されるだけでなく、当該直線偏光の方
向も同時に３６０°回転変化することができる。さら
に、偏向部材とはプリズム等をいい、レーザー光の照射
方向を変化させることができる。この偏光部材と偏光変
換部材が同期して回転することで、特定の偏光方向及び
照射方向により蛍光色素の観察できない向きを捕捉する
ことができる。
題を解決するために、レーザー光の光軸を回転軸として
回転可能に設けられる該レーザー光を直線偏光に変換す
る偏光変換部材と、前記光軸を回転軸として前記偏光変
換部材と同期して回転可能に設けられる該レーザー光の
進行方向を変える偏向部材とを有することを特徴とする
全反射型蛍光顕微鏡を提供するものである。ここで、偏
光変換部材とは円偏光を直線偏光とするもの、任意の直
線偏光を特定の直線偏光とするもの、又はランダム偏光
を特定の偏光に変換する機能を有するものが挙げられ
る。また、ここで偏光変換部材はレーザー光の光軸を軸
として自動回転できる機能も付加されており、円偏光等
を直線偏光に変換されるだけでなく、当該直線偏光の方
向も同時に３６０°回転変化することができる。さら
に、偏向部材とはプリズム等をいい、レーザー光の照射
方向を変化させることができる。この偏光部材と偏光変
換部材が同期して回転することで、特定の偏光方向及び
照射方向により蛍光色素の観察できない向きを捕捉する
ことができる。
【００１１】また、より具体的な態様としては、円偏光
したレーザー光のレーザー光源と、該レーザー光の光軸
を回転軸として回転可能に設けられる該レーザー光を直
線偏光に変換する偏光変換部材と、前記光軸を回転軸と
して前記偏光変換部材と同期して回転可能に設けられる
該レーザー光の進行方向を変える偏向部材と、集光レン
ズと、対物レンズと、該レーザー光の全反射面とを順に
備え、前記偏向部材は、前記集光レンズの後焦点面の位
置にあり、前記対物レンズの後焦点面は、前記集光レン
ズの焦点面の位置にあり、前記全反射面は、前記対物レ
ンズの焦点面の位置にあり、該レーザー光の前記集光レ
ンズにおける入射面に、透過した該レーザー光が前記全
反射面で全反射するドーナッツ型の全反射領域を有する
全反射型蛍光顕微鏡を提供する。ここで、レーザー光源
からレーザー光は円偏光、直線偏光又はランダム偏光い
ずれでもよい。また、レーザー光の波長は目的の蛍光色
素により適当な波長とする。前記偏光変換部材は、１／
４波長板であるものが挙げられる。
したレーザー光のレーザー光源と、該レーザー光の光軸
を回転軸として回転可能に設けられる該レーザー光を直
線偏光に変換する偏光変換部材と、前記光軸を回転軸と
して前記偏光変換部材と同期して回転可能に設けられる
該レーザー光の進行方向を変える偏向部材と、集光レン
ズと、対物レンズと、該レーザー光の全反射面とを順に
備え、前記偏向部材は、前記集光レンズの後焦点面の位
置にあり、前記対物レンズの後焦点面は、前記集光レン
ズの焦点面の位置にあり、前記全反射面は、前記対物レ
ンズの焦点面の位置にあり、該レーザー光の前記集光レ
ンズにおける入射面に、透過した該レーザー光が前記全
反射面で全反射するドーナッツ型の全反射領域を有する
全反射型蛍光顕微鏡を提供する。ここで、レーザー光源
からレーザー光は円偏光、直線偏光又はランダム偏光い
ずれでもよい。また、レーザー光の波長は目的の蛍光色
素により適当な波長とする。前記偏光変換部材は、１／
４波長板であるものが挙げられる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態に関して説明する。図１は、本発明による全反射
型蛍光顕微鏡の実施形態を示し、（ａ）は構成図、
（ｂ）はレーザー光の全反射領域を示す図である。
施形態に関して説明する。図１は、本発明による全反射
型蛍光顕微鏡の実施形態を示し、（ａ）は構成図、
（ｂ）はレーザー光の全反射領域を示す図である。
【００１３】図１（ａ）に示すように、本発明の実施形
態の全反射型蛍光顕微鏡１は、円偏光したレーザー光２
のレーザー光源と、光軸３を回転軸として回転可能に設
けられるレーザー光２を直線偏光に変換する偏光変換部
材である１／４波長板４と、光軸３を回転軸として１／
４波長板４と同期して回転可能に設けられるレーザー光
２の進行方向を変える偏向部材であるプリズム５と、焦
点距離ｆ１の集光レンズ６と、焦点距離ｆ２の対物レン
ズ７と、全反射面８とを備えることを特徴とする。
態の全反射型蛍光顕微鏡１は、円偏光したレーザー光２
のレーザー光源と、光軸３を回転軸として回転可能に設
けられるレーザー光２を直線偏光に変換する偏光変換部
材である１／４波長板４と、光軸３を回転軸として１／
４波長板４と同期して回転可能に設けられるレーザー光
２の進行方向を変える偏向部材であるプリズム５と、焦
点距離ｆ１の集光レンズ６と、焦点距離ｆ２の対物レン
ズ７と、全反射面８とを備えることを特徴とする。
【００１４】プリズム５は、集光レンズ６の後焦点面の
位置、すなわち、１／４波長板４と、集光レンズ６の間
にある。また、対物レンズ７の後焦点面は、集光レンズ
６の焦点面９の位置にあるものである。従って、平行に
プリズム５に入射するレーザー光２は、集光レンズ６に
平行に入射し、集光レンズ６の焦点面９で焦点を結んで
対物レンズ７に入射し、全反射面８に平行に入射する。
ここで、プリズム５と集光レンズ６の間の距離（ｆ１）
と集光レンズ６と焦点面９の間の距離（ｆ１）を同距離
にした。また、焦点面９と対物レンズ７の間の距離（ｆ
２）と対物レンズ７と全反射面８の間の距離（ｆ２）を
同距離にした。尚、全反射面８を備えずに、観察する試
料に付属するものを全反射面９の位置に設置して全反射
面とする形態でもよい。
位置、すなわち、１／４波長板４と、集光レンズ６の間
にある。また、対物レンズ７の後焦点面は、集光レンズ
６の焦点面９の位置にあるものである。従って、平行に
プリズム５に入射するレーザー光２は、集光レンズ６に
平行に入射し、集光レンズ６の焦点面９で焦点を結んで
対物レンズ７に入射し、全反射面８に平行に入射する。
ここで、プリズム５と集光レンズ６の間の距離（ｆ１）
と集光レンズ６と焦点面９の間の距離（ｆ１）を同距離
にした。また、焦点面９と対物レンズ７の間の距離（ｆ
２）と対物レンズ７と全反射面８の間の距離（ｆ２）を
同距離にした。尚、全反射面８を備えずに、観察する試
料に付属するものを全反射面９の位置に設置して全反射
面とする形態でもよい。
【００１５】尚、試料が水中にある時には、集光レンズ
６の開口数（以下、Ｎ．Ａ．という）が１．３３以上の
時に、エバネッセント場による全反射照明となる。この
場合、プリズム５は、垂直に入射するレーザー光２をｆ
１だけ離れた場所で対物レンズ７にとってＮ．Ａ．＝
１．３３以上に相当する距離だけ光路が変わるような角
度のプリズムである必要がある。尚、プリズム５の代り
に、ミラーを用いて偏向してもよい。
６の開口数（以下、Ｎ．Ａ．という）が１．３３以上の
時に、エバネッセント場による全反射照明となる。この
場合、プリズム５は、垂直に入射するレーザー光２をｆ
１だけ離れた場所で対物レンズ７にとってＮ．Ａ．＝
１．３３以上に相当する距離だけ光路が変わるような角
度のプリズムである必要がある。尚、プリズム５の代り
に、ミラーを用いて偏向してもよい。
【００１６】図１（ｂ）に示すように、集光レンズ６の
ドーナッツ型の全反射領域１０に入射するレーザー光１
１は、対物レンズ７のドーナッツ型の全反射領域１２を
透過して全反射面８で全反射する。全反射面８は、ガラ
スと水の境界面のような、高屈折率材料（図１（ａ）中
で左側）と低屈折率材料（図１（ａ）中で右側）の境界
面である。
ドーナッツ型の全反射領域１０に入射するレーザー光１
１は、対物レンズ７のドーナッツ型の全反射領域１２を
透過して全反射面８で全反射する。全反射面８は、ガラ
スと水の境界面のような、高屈折率材料（図１（ａ）中
で左側）と低屈折率材料（図１（ａ）中で右側）の境界
面である。
【００１７】低屈折率材料の屈折率をｎ１、高屈折率材
料の屈折率をｎ２、即ち、ｎ１＜ｎ２とした場合、低屈
折率材料と高屈折率材料の境界面である全反射面８で
は、高屈折率材料側からｓｉｎθ＝ｎ１／ｎ２を満たす
全反射角θ以上の入射角度で入射した光は、全て全反射
面８で全反射する。全反射角θは、全反射面を形成する
材料の屈折率に依存する。
料の屈折率をｎ２、即ち、ｎ１＜ｎ２とした場合、低屈
折率材料と高屈折率材料の境界面である全反射面８で
は、高屈折率材料側からｓｉｎθ＝ｎ１／ｎ２を満たす
全反射角θ以上の入射角度で入射した光は、全て全反射
面８で全反射する。全反射角θは、全反射面を形成する
材料の屈折率に依存する。
【００１８】１／４波長板４とプリズム５は、レーザー
光２の光軸３を回転軸として同期して回転可能に設けら
れており、これにより、プリズム５を透過したレーザー
光１１は偏光方向も回転しながら集光レンズ６上で円を
描くように偏向される。従って、レーザー光１１を、図
１（ｂ）に示すドーナッツ型の全反射領域内１０、１２
に移動させることができる。
光２の光軸３を回転軸として同期して回転可能に設けら
れており、これにより、プリズム５を透過したレーザー
光１１は偏光方向も回転しながら集光レンズ６上で円を
描くように偏向される。従って、レーザー光１１を、図
１（ｂ）に示すドーナッツ型の全反射領域内１０、１２
に移動させることができる。
【００１９】即ち、図２（ａ）に示すように、円偏光１
３のレーザー光２が１／４波長板４とプリズム５を透過
した後のレーザー光１１は、例えば、直線偏光１４で表
される方向に偏光しており、集光レンズ６上で円形の透
過領域１５を透過する。このような状態において、例え
ば、１／４波長板４とプリズム５とを同期させて光軸３
を回転軸として図中で左周りに回転させると、図２
（ｂ）に示すように、透過領域１５は回転方向１７に回
転し、偏光方向１６も同期して回転する。
３のレーザー光２が１／４波長板４とプリズム５を透過
した後のレーザー光１１は、例えば、直線偏光１４で表
される方向に偏光しており、集光レンズ６上で円形の透
過領域１５を透過する。このような状態において、例え
ば、１／４波長板４とプリズム５とを同期させて光軸３
を回転軸として図中で左周りに回転させると、図２
（ｂ）に示すように、透過領域１５は回転方向１７に回
転し、偏光方向１６も同期して回転する。
【００２０】尚、１／４波長板４とプリズム５とを同期
させて回転させる場合、それぞれが所望の回転が得られ
るように同期の仕方を選択して同期させればよい。ま
た、１／４波長板４を回転させて直線偏光のレーザー光
の偏光方向を変える代りに、偏光子や、偏光方向を電気
的に制御する素子であるＥｌｅｃｔｒｏ−ＯｐｔｉｃＭ
ｏｄｕｌａｔｏｒｓを用いて前記偏光方向を変えてもよ
い。また、プリズム５の代りに、光の方向を電気的に制
御する素子であるＡｃｏｕｓｔｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍ
ｏｄｕｌａｔｏｒｓを用いることも可能である。
させて回転させる場合、それぞれが所望の回転が得られ
るように同期の仕方を選択して同期させればよい。ま
た、１／４波長板４を回転させて直線偏光のレーザー光
の偏光方向を変える代りに、偏光子や、偏光方向を電気
的に制御する素子であるＥｌｅｃｔｒｏ−ＯｐｔｉｃＭ
ｏｄｕｌａｔｏｒｓを用いて前記偏光方向を変えてもよ
い。また、プリズム５の代りに、光の方向を電気的に制
御する素子であるＡｃｏｕｓｔｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍ
ｏｄｕｌａｔｏｒｓを用いることも可能である。
【００２１】次に、全反射面８におけるレーザー光の全
反射に関して説明する。図３（ａ）に示すように、図中
下方から対物レンズ７の第１入射点１８に入射したレー
ザー光１９が、ガラス２０の上面である全反射面８にお
いて全反射して、対物レンズ７の第２入射点２１に入射
する場合を考える。第１入射点１８における直線偏光の
レーザー光の偏光方向２２が図に示す方向であったもの
が、１／４波長板４とプリズム５とを光軸３を回転軸と
して同期させて回転させると、レーザー光１９は第３入
射点２３に移動すると共に、レーザー光１９の偏光方向
２２も図に示す方向に変わる。また、全反射面８である
試料面上に形成されたエバネッセント場２４の偏光方向
２５は、レーザー光１９の偏光方向２２と同期して試料
面に平行な面内で回転する。
反射に関して説明する。図３（ａ）に示すように、図中
下方から対物レンズ７の第１入射点１８に入射したレー
ザー光１９が、ガラス２０の上面である全反射面８にお
いて全反射して、対物レンズ７の第２入射点２１に入射
する場合を考える。第１入射点１８における直線偏光の
レーザー光の偏光方向２２が図に示す方向であったもの
が、１／４波長板４とプリズム５とを光軸３を回転軸と
して同期させて回転させると、レーザー光１９は第３入
射点２３に移動すると共に、レーザー光１９の偏光方向
２２も図に示す方向に変わる。また、全反射面８である
試料面上に形成されたエバネッセント場２４の偏光方向
２５は、レーザー光１９の偏光方向２２と同期して試料
面に平行な面内で回転する。
【００２２】即ち、対物レンズ７に入射するレーザー光
１９が、対物レンズ７上で回転移動すると共に、レーザ
ー光１９の偏光方向も回転する。
１９が、対物レンズ７上で回転移動すると共に、レーザ
ー光１９の偏光方向も回転する。
【００２３】以上示したように、本発明の実施形態の全
反射型蛍光顕微鏡１では、レーザー光１９の偏光方向２
２及び全反射面８である試料面に対するレーザー光１９
の入射方向を時間と共に変化させることができる。前記
試料面でのエバネッセント場２４の偏光方向２５は、レ
ーザー光１９の偏光方向及び前記試料面に対するレーザ
ー光１９の入射方向により決定されるので、レーザー光
１９が図３に示すように回転すると、前記試料面上での
エバネッセント場２４の偏光方向２５は、時間と共に試
料面内で回転する。
反射型蛍光顕微鏡１では、レーザー光１９の偏光方向２
２及び全反射面８である試料面に対するレーザー光１９
の入射方向を時間と共に変化させることができる。前記
試料面でのエバネッセント場２４の偏光方向２５は、レ
ーザー光１９の偏光方向及び前記試料面に対するレーザ
ー光１９の入射方向により決定されるので、レーザー光
１９が図３に示すように回転すると、前記試料面上での
エバネッセント場２４の偏光方向２５は、時間と共に試
料面内で回転する。
【００２４】前記試料面に置かれた蛍光色素分子は、そ
の振動面がエバネッセント場の偏光方向と一致した時に
最も明るく、９０度ずれた時に最も暗くなる。従って、
試料面上のエバネッセント場２４内にある複数個の蛍光
色素分子のうち、エバネッセント場の偏光方向２５とそ
の振動面が一致した蛍光色素分子が観測され、図３に示
すレーザー光１９の回転、即ち、前記試料面に対するレ
ーザー光の入射方向及びその偏光方向２２が回転するに
つれて、別の蛍光色素分子１個づつの観察が可能とな
り、且つ蛍光色素分子がどの方向を向いているのかを決
定することができる。
の振動面がエバネッセント場の偏光方向と一致した時に
最も明るく、９０度ずれた時に最も暗くなる。従って、
試料面上のエバネッセント場２４内にある複数個の蛍光
色素分子のうち、エバネッセント場の偏光方向２５とそ
の振動面が一致した蛍光色素分子が観測され、図３に示
すレーザー光１９の回転、即ち、前記試料面に対するレ
ーザー光の入射方向及びその偏光方向２２が回転するに
つれて、別の蛍光色素分子１個づつの観察が可能とな
り、且つ蛍光色素分子がどの方向を向いているのかを決
定することができる。
【００２５】例えば、回転分子モーターであるＦ1−Ａ
ＴＰａｓｅを始めとして、ミオシンやダイニン、それら
と共通する構造を持つ分解酵素であるプロテアソームに
対して蛍光色素結合させ、全反射型蛍光顕微鏡１で観察
すること等により、多様な機能を持つ蛋白質の複合体で
ある生体超分子が動作するメカニズムを明らかにするこ
とができ、それらを応用した様々な技術の利用が可能と
なる。
ＴＰａｓｅを始めとして、ミオシンやダイニン、それら
と共通する構造を持つ分解酵素であるプロテアソームに
対して蛍光色素結合させ、全反射型蛍光顕微鏡１で観察
すること等により、多様な機能を持つ蛋白質の複合体で
ある生体超分子が動作するメカニズムを明らかにするこ
とができ、それらを応用した様々な技術の利用が可能と
なる。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、レーザー光の偏光方向
及び全反射面である試料面に対するレーザー光の入射方
向を時間と共に変化させることができる。従って、前記
試料面上の分子の該試料面内における方向を検出するこ
とが可能となるので、それを利用した技術の利用が可能
となる。
及び全反射面である試料面に対するレーザー光の入射方
向を時間と共に変化させることができる。従って、前記
試料面上の分子の該試料面内における方向を検出するこ
とが可能となるので、それを利用した技術の利用が可能
となる。
【図１】本発明による全反射型蛍光顕微鏡の実施形態を
示し、（ａ）は構成図、（ｂ）はレーザー光の全反射領
域を示す図である。
示し、（ａ）は構成図、（ｂ）はレーザー光の全反射領
域を示す図である。
【図２】図１に示すレーザー光の回転移動及び偏光方向
の回転を説明するための図である。
の回転を説明するための図である。
【図３】図１の全反射型蛍光顕微鏡によるエバネッセン
ト場の発生を示し、（ａ）はレーザー光の偏光方向及び
試料面に対するレーザー光の入射方向に対するエバネッ
セント場の偏光方向を示す図、（ｂ）はレーザー光が回
転移動及びその偏光方向が回転した時のエバネッセント
場の偏光方向の変化を示す図である。
ト場の発生を示し、（ａ）はレーザー光の偏光方向及び
試料面に対するレーザー光の入射方向に対するエバネッ
セント場の偏光方向を示す図、（ｂ）はレーザー光が回
転移動及びその偏光方向が回転した時のエバネッセント
場の偏光方向の変化を示す図である。
【図４】エバネッセント場の発生の説明図である。
１ 全反射型蛍光顕微鏡
２ レーザー光
３ 光軸
４ １／４波長板
５ プリズム
６ 集光レンズ
７ 対物レンズ
８ 全反射面
９ 焦点面
１０ 全反射領域
１１ レーザー光
１２ 全反射領域
１３ 円偏光
１４ 直線偏光
１５ 透過領域
１６ 偏光方向
１７ 回転方向
１８ 第１入射点
１９ レーザー光
２０ ガラス
２１ 第２入射点
２２ 偏光方向
２３ 第３入射点
２４ エバネッセント場
２５ 偏光方向
２６ 回転方向
２７ ガラス
２８ レーザー光
２９ エバネッセント場
Claims (3)
- 【請求項１】レーザー光の光軸を回転軸として回転可能
に設けられる該レーザー光を直線偏光に変換する偏光変
換部材と、前記光軸を回転軸として前記偏光変換部材と
同期して回転可能に設けられる該レーザー光の進行方向
を変える偏向部材とを有することを特徴とする全反射型
蛍光顕微鏡。 - 【請求項２】円偏光したレーザー光のレーザー光源と、
該レーザー光の光軸を回転軸として回転可能に設けられ
る該レーザー光を直線偏光に変換する偏光変換部材と、
前記光軸を回転軸として前記偏光変換部材と同期して回
転可能に設けられる該レーザー光の進行方向を変える偏
向部材と、集光レンズと、対物レンズと、該レーザー光
の全反射面とを順に備え、前記偏向部材は、前記集光レ
ンズの後焦点面の位置にあり、前記対物レンズの後焦点
面は、前記集光レンズの焦点面の位置にあり、前記全反
射面は、前記対物レンズの焦点面の位置にあり、該レー
ザー光の前記集光レンズにおける入射面に、透過した該
レーザー光が前記全反射面で全反射するドーナッツ型の
全反射領域を有することを特徴とする全反射型蛍光顕微
鏡。 - 【請求項３】前記偏光変換部材は、１／４波長板である
ことを特徴とする請求項１記載の全反射型蛍光顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001310511A JP3577514B2 (ja) | 2001-10-05 | 2001-10-05 | 全反射型蛍光顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001310511A JP3577514B2 (ja) | 2001-10-05 | 2001-10-05 | 全反射型蛍光顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003114388A true JP2003114388A (ja) | 2003-04-18 |
| JP3577514B2 JP3577514B2 (ja) | 2004-10-13 |
Family
ID=19129473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001310511A Expired - Lifetime JP3577514B2 (ja) | 2001-10-05 | 2001-10-05 | 全反射型蛍光顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3577514B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004302421A (ja) * | 2003-03-17 | 2004-10-28 | Nikon Corp | 全反射顕微鏡 |
| JP2004347777A (ja) * | 2003-05-21 | 2004-12-09 | Olympus Corp | 全反射蛍光顕微鏡 |
| JP2009025560A (ja) * | 2007-07-19 | 2009-02-05 | Shin Etsu Chem Co Ltd | リソグラフィー用ペリクル |
| US7957058B2 (en) * | 2005-06-30 | 2011-06-07 | National University Corporation NARA Institute of Science and Technology | Microscope |
| JP2014149295A (ja) * | 2013-01-31 | 2014-08-21 | Industry-Academic Cooperation Foundation Yonsei Univ | 超高解像度光学映像装置及びこれを用いた光学映像方法 |
| JP2015197493A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-09 | 学校法人 学習院 | 顕微鏡観察方法及び装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4789177B2 (ja) | 2005-07-06 | 2011-10-12 | 独立行政法人科学技術振興機構 | ３次元位置観測方法及び装置 |
-
2001
- 2001-10-05 JP JP2001310511A patent/JP3577514B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JP2004302421A (ja) * | 2003-03-17 | 2004-10-28 | Nikon Corp | 全反射顕微鏡 |
| JP2004347777A (ja) * | 2003-05-21 | 2004-12-09 | Olympus Corp | 全反射蛍光顕微鏡 |
| US7224524B2 (en) * | 2003-05-21 | 2007-05-29 | Olympus Corporation | Total reflection fluorescent microscope |
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|---|---|
| JP3577514B2 (ja) | 2004-10-13 |
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