JP2004085811A - Microscope - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光等を用いた顕微鏡に関し、特に共焦点レーザ走査顕微鏡と全反射顕微鏡の両方の機能を具備する顕微鏡に関する。
【0002】
【従来技術】
従来、レーサ光を用いた顕微鏡として、共焦点レーザ走査顕微鏡や全反射顕微鏡がある。何れも、主に蛍光染色された生物標本等にレーザ光を照射して励起し、標本中で発生する蛍光を観察、検出するために用いられている。
【0003】
共焦点レーザ走査顕微鏡は、対物レンズの回折限界付近に絞られたレーザ光スポットを標本に走査しながら照射し、レーザ光の照射された部分で発生した蛍光を光学的共役位置に置いた微小開口を通して検出する。
【0004】
また、全反射顕微鏡はカバーガラスに密着した標本にカバーガラス側から照明光を入射し、カバーガラスと標本との境界面で入射光が全反射する臨界角以上で照明光を入射し、全反射領域で発生するエバネッセント波を用いて、標本の境界面近傍を励起して蛍光を発生させCCDカメラ等を用いて蛍光を検出する。
【0005】
上記2種類の顕微鏡は、照明光を標本上または対物レンズの入射瞳面上で微小スポットに絞る必要があることからレーザ光を照明光源として用いているが、それぞれ独立した顕微鏡としてのみ使用されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
近年、1台の顕微鏡で共焦点レーザ走査顕微鏡と全反射顕微鏡の双方に使用できる顕微鏡が求められている。これまで、このような要求に対応するためには、共焦点レーザ走査顕微鏡と全反射顕微鏡を個別に購入し、それぞれの光学系を組み合わせていたため、ほぼ2台分の顕微鏡を購入することになり、装置が大掛かりとなると同時に高価になるという問題があった。
【0007】
また、共焦点レーザ走査顕微鏡用の光学系と全反射顕微鏡用の光学系とを切替て使おうとすると、操作が煩雑であり、且つ切替のための機構が複雑になるという問題があった。
【0008】
本発明は、上記問題に鑑みて行われたものであり、光学部材の簡単な切替によって、共焦点レーザ走査顕微鏡と全反射顕微鏡の両方に使用できると共に、制御装置等も共用できる顕微鏡を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、レーザ照明光源と、対物レンズと、前記レーザ照明光源と前記対物レンズの間に配置され、前記レーザ照明光源からの照明光を少なくとも1方向に走査するスキャナと、
前記スキャナと前記対物レンズの間に配置される第1リレーレンズ系と、
前記第1リレーレンズ系からの前記照明光を前記対物レンズの物体面上に集光させる第2リレーレンズ系と、
前記第1リレーレンズ系からの前記照明光を前記対物レンズの入射瞳面近傍に集光させる第3リレーレンズ系とを有し、
前記第2リレーレンズ系と前記第3リレーレンズ系が交換可能であり、
前記第2リレーレンズ系が光軸に挿入されている際には、前記スキャナにより前記照明光が標本を走査照明でき、
前記第3リレーレンズ系が光軸に挿入されている際には、前記照明光が標本を全反射照明できることを特徴とする顕微鏡を提供する。
【0010】
また、本発明の顕微鏡では、前記第1リレーレンズ系と前記第2リレーレンズ系は、前記スキャナの光偏向部と前記対物レンズの入射瞳面とが概略光学的共役になるように配置されており、
前記第1リレーレンズ系と前記第3リレーレンズ系は、前記スキャナの光偏向部と前記対物レンズの標本側の焦点位置とが概略光学的共役になるように配置されていることが望ましい。
【0011】
また、本発明では、レーザ照明光源と、対物レンズと、前記レーザ照明光源と前記対物レンズの間に配置され、前記レーザ照明光源からの照明光を少なくとも1方向に走査するスキャナと、
前記スキャナと前記対物レンズの間に配置される第1リレーレンズ系と、
前記第1リレーレンズ系からの前記照明光を前記対物レンズの物体面上に集光させる固定リレーレンズ系と、
前記第1リレーレンズ系からの前記照明光を前記対物レンズの入射瞳面近傍に集光させる第3リレーレンズ系とを有し、
前記第3リレーレンズ系は、前記第1リレーレンズ系と前記固定リレーレンズ系の間に挿脱可能であり、
前記第3リレーレンズ系が光軸から外されている際には、前記スキャナにより前記照明光が標本を走査照明でき、
前記第3リレーレンズ系が光軸に挿入されている際には、前記照明光が標本を全反射照明できることを特徴とする顕微鏡を提供する。
【0012】
また、本発明の顕微鏡では、前記第1リレーレンズ系と前記固定リレーレンズ系は、前記スキャナの光偏向部と前記対物レンズの入射瞳面とが概略光学的共役になるように配置されており、
前記第1リレーレンズ系と前記固定リレーレンズ系および前記第3リレーレンズ系は、前記スキャナの光偏向部と前記対物レンズの標本側の焦点位置とが概略光学的共役になるように配置されていることが望ましい。
【0013】
また、本発明の顕微鏡では、前記レーザ照明光源と前記スキャナの間に設けられた第1の観察光学系と、
前記対物レンズと前記第3リレーレンズ系の間に挿脱可能に設けられた観察光路切替光学素子と、
前記観察光路切替光学素子の近傍に設けられた第2の観察光学系とを有し、
前記第2リレーレンズ系または前記固定リレーレンズ系が光軸に挿入されて、前記観察光路切替光学素子が光軸から外されている際には、標本からの光が前記第1の観察光学系で観察でき、
前記第3リレーレンズ系が光軸に挿入されて、且つ前記観察光路切替光学素子が光軸に挿入されている際には、標本からの光が前記観察光路切替光学素子を介して前記第2の観察光学系で観察できることが望ましい。
【0014】
また、本発明の顕微鏡では、前記観察光路切替光学素子は、光軸に対して略45度で配置されたビームスプリッタと照明光カットフィルタから構成されていることが望ましい。
【0015】
また、本発明の顕微鏡では、前記第3リレーレンズ系は、前記照明光を前記対物レンズの入射瞳面近傍に集光させるために、光軸方向に移動可能であることが望ましい。
【0016】
また、本発明の顕微鏡では、前記第3リレーレンズ系が光軸に挿入されているときのみ、前記観察光路切替光学素子が光軸に挿入されるように、前記第3リレーレンズ系の挿脱動作と前記観察光路切替素子の挿脱動作が連動していることが望ましい。
【0017】
【発明の実施形態】
本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【0018】
図1は、本発明の第1実施の形態にかかる顕微鏡を共焦点レーザ走査顕微鏡として用いた場合の概略構成図を示し、図2は、本発明の第1実施の形態にかかる顕微鏡を全反射顕微鏡として用いた場合の概略構成図を示す。図3は、本発明の第2実施の形態にかかる顕微鏡を共焦点レーザ走査顕微鏡として用いた場合の概略構成図を示し、図4は、本発明の第2実施の形態にかかる顕微鏡を全反射顕微鏡として用いた場合の概略構成図を示す。
(第1実施の形態)
図1、図2は本発明の第1実施の形態にかかる顕微鏡の概略構成図を示しており、本顕微鏡は、光学部材の挿脱や交換等によって共焦点レーザ走査顕微鏡と全反射顕微鏡との両方に使用できるものである。以下、共焦点レーザ走査顕微鏡と全反射顕微鏡のそれぞれの場合について説明する。
【0019】
共焦点レーザ走査顕微鏡として用いる場合には、図1において、レーザ照明光源1から出射された照明光2は二次元スキャナ3に入射し、二次元スキャナ3から出射され、第1リレーレンズ系4と第2リレーレンズ系5とを介して対物レンズ6に入射し、標本7に集光する。
【0020】
標本7からの光(反射光または蛍光等)は、対物レンズ6で集光され、照明光2と同じ光路を通ってレーザ照明光源1と二次元スキャナ3の間に光軸に対して略45度で配置されたビームスプリッタ8で反射されて結像レンズ9とピンホール10を介してフォトマルチプライヤー11に結像され、不図示のモニタ等で観察される。ここで、ビームスプリッタ8、結像レンズ9、ピンホール10およびフォトマルチプライヤー11で第1の観察光学系が構成されている。
【0021】
二次元スキャナ3は、光偏向方向が直行する2個のスキャナを制御回路12で制御し、照明光2を標本7の二次元平面内に走査する。
【0022】
照明光2の走査範囲や走査速度は、パーソナルコンピュータ13から制御回路12に送られる制御信号を基にして決められる。
【0023】
なお、第1リレーレンズ系4と第2リレーレンズ系5とは、二次元スキャナ3の光偏向部と対物レンズ6の入射瞳面Iが概略光学的共役になるように配置されている。なお、二次元スキャナ3の光偏光部は、二次元スキャナ3がミラーで形成されている場合には、そのミラー面であっても良い。
【0024】
このようにして、本発明の顕微鏡は共焦点レーザ走査顕微鏡として使用可能となる。
【0025】
全反射顕微鏡として用いる場合には、図2において、レーザ照明光源1から出射された照明光2は二次元スキャナ3に入射し、二次元スキャナ3から出射され、第1リレーレンズ系4に入射し、第3リレーレンズ系であるリレーレンズ系14とリレーレンズ系15とを介して対物レンズ6の入射瞳面Iの近傍に集光して対物レンズ6から出射する。この入射瞳面Iの近傍には、瞳位置も含まれる。照明光2は、対物レンズ6の入射瞳面Iの近傍に集光されるため、対物レンズ6からは略平行光が標本7に照射される。
【0026】
対物レンズ6から出射した照明光2は、カバーガラス16を透過し標本7に照射される。標本7は、例えばカバーガラス16に吸着した培養細胞を蛍光染色し、その周りを細胞を生かしておくための塩溶液で満たしたものや、固定細胞を蛍光染色したもの、組織切片を蛍光染色したもの等が使用される。照明範囲は、例えば100倍の対物レンズ6を使用した場合、直径100μm程度である。
【0027】
照明光2が対物レンズ6の入射瞳面Iに入射する位置は、パーソナルコンピュータ13から制御回路12に送られる制御信号を基に、二次元スキャナ3の走査動作を制御することによって自由に変えることができる。
【0028】
照明光2が対物レンズ6の入射瞳面Iの中心近傍に入射した場合には、対物レンズ6の中心近傍から略鉛直方向に照明光2が出射する。二次元スキャナ3の走査制御によって、照明光2の入射位置を対物レンズ6の入射瞳面Iの中心から周辺部方向へ移動させると、それに従って対物レンズ6からの出射光は傾き、ついには対物レンズ6から出射する照明光2は、標本7とカバーガラス16との境界面Sですべて反射する全反射状態となる。
【0029】
この全反射状態にあるとき、標本7とカバーガラス11との境界面Sの近傍にはエバネセント波が発生し、標本7の境界面Sの近傍のみがこのエバネッセント波によって選択的に励起される。
【0030】
また、全反射状態にある間、視野の中心付近が照明光2で照明されており、この照明位置(照明光2が全反射している領域)は、入射瞳面I上での照明光2の入射位置が変化してもほとんど変化しない。
【0031】
エバネッセント波で励起された標本7からの光(蛍光)は、対物レンズ6で集光され光軸に対して略45度に配置されたビームスプリッタ17で反射され、照明光カットフィルタ18、結像レンズ19を介して撮像装置(例えば、CCDカメラ等)20に結像され、画像生成回路21で処理され、上記のパーソナルコンピュータ13のモニタ上に表示される。ここで、ビームスプリッタ17と照明光カットフィルタ18で光路切替光学素子23bが構成され、結像レンズ19と撮像装置20で第2の観察光学系が構成されている。
【0032】
このようにして、本発明の顕微鏡は全反射顕微鏡として使用可能となる。
【0033】
なお、第1リレーレンズ系4と第3リレーレンズ系(14、15)とは、二次元スキャナ3の光偏向部と対物レンズ6の標本側の焦点位置が概略光学的共役になるように配置されている。なお、二次元スキャナ3の光偏光部は、二次元スキャナ3がミラーで形成されている場合には、そのミラー面であっても良い。
【0034】
本第1実施の形態では、共焦点レーザ走査顕微鏡と全反射顕微鏡の切替を行うために、第2リレーレンズ系5と第3リレーレンズ系(14、15)とを、光軸に対して交換できるようにするレンズ支持部材22に支持されている。本第1実施の形態では、レンズ支持部材22は回転機構を有し、第2リレーレンズ系5と第3リレーレンズ系(14、15)が回転軸22aを軸として回転可能に配置されている(例えば、回転ターレット等)。そして、回転軸22aを軸としてレンズ支持部材22を回転させることによって、第2リレーレンズ系5と第3リレーレンズ系(14,15)を光軸上で交換することが可能となっている。
【0035】
また、レンズ支持部材22は、第3リレーレンズ系(14、15)を光軸に挿入した後、光軸方向に移動可能に形成されている。これにより、対物レンズ6の入射瞳面Iの位置が光軸方向にずれた場合(例えば、対物レンズ6を交換したような場合)にも照明光2を対物レンズ6の入射瞳面Iの近傍に集光するように調整することが可能となる。
【0036】
また、全反射顕微鏡観察時に用いられる、ビームスプリッタ17と照明光カットフィルタ18を一体に設けた光路分割光学素子23bは、回転機構を有する光学素子支持部材23に支持されている。この光学素子支持部材23により光路分割光学素子23bを光軸に挿入することによって、第2の観察光学系に標本からの光を導入することによって、全反射顕微鏡観察が可能となる。
【0037】
上述のように、第2リレーレンズ系5と第3リレーレンズ系(14,15)を交換可能にし、光路切替光学素子23bを光軸に挿脱可能にすることによって、共焦点レーザ顕微鏡観察と全反射顕微鏡観察の切替が可能となる。
【0038】
なお、上記第2リレーレンズ系5と第3リレーレンズ系(14、15)の交換および上記光路切替光学素子234bの挿脱には回転機構以外の切替機構を用いても良い。
【0039】
また、上記回転機構等は、不図示の顕微鏡本体の所定の場所にそれぞれ支持されている。
【0040】
なお、レンズ支持部材22と光学素子支持部材23は、ギア機構やモータ駆動を用いて動作が連動するように構成されていても良い。
【0041】
そして、上記の連動動作は、第3リレーレンズ系(14,15)が光軸に挿入されたとき、光路切替光学素子23bが光軸に挿入されるように構成されていることが望ましい。
(第2実施の形態)
次に、本発明の第2実施の形態にかかる光走査顕微鏡について図面を参照しつつ説明する。
【0042】
図3、図4は本発明の第2実施の形態にかかる顕微鏡を示している。第2実施の形態と第1実施の形態との違いは、第1実施の形態の第2リレーレンズ系5が固定リレーレンズ系25に変わること、および第3リレーレンズ系24の挿脱の位置の違いにある。図3、図4において、固定リレーレンズ系25は共焦点レーザ走査顕微鏡と全反射顕微鏡の両方で共通に使用する例えば、無限系顕微鏡の第2対物レンズのようなレンズに相当する。なお、第1実施の形態と同等の部材には同じ符号を付し説明を省略する。
【0043】
共焦点レーザ走査顕微鏡として用いる場合には、図3において、レーザ照明光源1から出射された照明光2は二次元スキャナ3に入射し、二次元スキャナ3から出射し、第1リレーレンズ系4と固定リレーレンズ系25を介して対物レンズ6に入射し、標本7に集光する。
【0044】
標本7からの光(反射光または蛍光等)は、対物レンズ6で集光され、照明光2と同じ光路を通ってレーザ照明光源1と二次元スキャナ3の間に光軸に対して略45度で配置されたビームスプリッタ8で反射されて結像レンズ9、ピンホール10を介してフォトマルチプライヤー11に結像され、不図示のモニタ等で観察される。ここで、ビームスプリッタ8、結像レンズ9、ピンホール10およびフォトマルチプライヤー11で第1の観察光学系が構成されている。
【0045】
二次元スキャナ3の制御方法等は第1実施の形態と同様であり説明を省略する。
【0046】
なお、第1リレーレンズ系4と固定リレーレンズ系25とは、二次元スキャナ3の光偏向部と対物レンズ6の入射瞳面Iが概略光学的共役になるように配置されている。なお、二次元スキャナ3の光偏光部は、二次元スキャナ3がミラーで形成されている場合には、そのミラー面であっても良い。
【0047】
全反射顕微鏡として用いる場合には、図4において、レーザ照明光源1から出射された照明光2は、二次元スキャナ3に入射し、二次元スキャナ3から出射し、第1リレーレンズ系4と第3リレーレンズ系24と固定リレーレンズ系25とを介して対物レンズ6の入射瞳面Iの近傍に集光して対物レンズ6から出射する。この入射瞳面Iの近傍には、瞳位置も含まれる。
【0048】
照明光2は対物レンズ6の入射瞳面Iの近傍に集光されるため、対物レンズ6からは略平行光が標本7に向けて出射される。全反射照明状態にする方法等は第1実施の形態と同様であり説明を省略する。
【0049】
そして、全反射照明状態で発生するエバネッセント波で励起された標本7からの光(蛍光)は、対物レンズ6で集光され光軸に対して略45度に配置されたビームスプリッタ17で反射され、照明光カットフィルタ18、結像レンズ19を介して撮像装置(例えば、CCDカメラ等)20に結像され、画像生成回路21で処理され、上記のパーソナルコンピュータ13のモニタ上に表示される。ここで、ビームスプリッタ17と照明光カットフィルタ18で光路切替光学素子23bが構成され、結像レンズ19と撮像装置20で第2の観察光学系が構成されている。
【0050】
このようにして、本発明の顕微鏡は全反射顕微鏡として使用可能となる。
【0051】
なお、第1リレーレンズ系4と第3リレーレンズ系24と固定リレーレンズ系25とは、二次元スキャナ3の光偏向部と対物レンズ6の標本側の焦点位置が概略光学的共役になるように配置されている。なお、二次元スキャナ3の光偏光部は、二次元スキャナ3がミラーで形成されている場合には、そのミラー面であっても良い。
【0052】
本第2実施の形態では、共焦点レーザ走査顕微鏡と全反射顕微鏡との切替は、第3リレーレンズ系24をレンズ支持部材26に支持し、第1リレーレンズ系4と固定リレーレンズ系25の間の光軸に挿脱する(図中で横方向に移動する)ことで行っている。
【0053】
また、レンズ支持部材26は、第3リレーレンズ系24を光軸に挿入した後、光軸方向に移動可能に形成されている。これにより、対物レンズ6の入射瞳面Iの位置が光軸方向にずれた場合(例えば、対物レンズ6を交換したような場合)にも照明光2を対物レンズ6の入射瞳面Iの近傍に集光するように調整することが可能となる。
【0054】
なお、第3リレーレンズ系24の挿脱は、上述の横方向の移動で行う以外に、回転機構等で行っても良い。
【0055】
そして、全反射顕微鏡観察時に用いられる、ビームスプリッタ17と照明光カットフィルタ18を一体に設けた光路切替光学素子23bは、回転機構を有する光学素子支持部材23に支持されている。この光学素子支持部材23により光路分割光学素子23bを光軸に挿入し、第2の観察光学系に標本からの光を導入することによって全反射顕微鏡観察が可能となる。
【0056】
上述のように、第1リレーレンズ系4と第2リレーレンズ系5の間に第3リレーレンズ系24を挿脱可能に配置し、光路切替光学素子23bを光軸に挿脱可能に配置することによって、共焦点レーザ顕微鏡観察と全反射顕微鏡観察の切替が可能となる。
【0057】
なお、上記光学素子の光軸への挿脱には回転機構以外の切替機構を用いても良い。
【0058】
また、上記回転機構等は、不図示の顕微鏡本体の所定の場所にそれぞれ支持されている。
【0059】
なお、レンズ支持部材26と光学素子支持部材23は、ギア機構やモータ駆動を用いて動作が連動するように構成されていても良い。
【0060】
そして、上記の連動動作は、第3リレーレンズ系24が光軸に挿入されたとき、光路切替光学素子23bが光軸に挿入されるように構成されていることが望ましい。
【0061】
なお、この実施の形態は例に過ぎず、この構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。
【0062】
【発明の効果】
上述のように、本発明では、光学部材の簡単な切替によって、共焦点レーザ走査顕微鏡と全反射顕微鏡の両方に使用できると共に、制御装置等も共用できる顕微鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施の形態にかかる顕微鏡を共焦点レーザ走査顕微鏡として用いた場合の概略構成図を示す。
【図2】本発明の第1実施の形態にかかる顕微鏡を全反射顕微鏡として用いた場合の概略構成図を示す。
【図3】本発明の第2実施の形態にかかる顕微鏡を共焦点レーザ走査顕微鏡として用いた場合の概略構成図を示す。
【図4】本発明の第2実施の形態にかかる顕微鏡を全反射顕微鏡として用いた場合の概略構成図を示す。
【符号の説明】
1 レーザ照明光源
2 照明光
3 二次元スキャナ
4 第1リレーレンズ系
5 第2リレーレンズ系
6 対物レンズ
7 標本
8 ビームスプリッタ
9 結像レンズ
10 ピンホール
11 フォトマルチプライヤー
12 制御回路
13 パーソナルコンピュータ
14 リレーレンズ系(第3リレーレンズ系)
15 リレーレンズ系(第3リレーレンズ系)
16 カバーガラス
17 ビームスプリッタ
18 照明光カットフィルタ
19 結像レンズ
20 撮像装置
21 画像生成回路
22 レンズ支持部材
22a、23a 回転軸
23b 光路切替光学素子
23 光学素子支持部材
24 第3リレーレンズ系
25 固定リレーレンズ系
26 レンズ支持部材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a microscope using laser light or the like, and more particularly to a microscope having both functions of a confocal laser scanning microscope and a total reflection microscope.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there are a confocal laser scanning microscope and a total reflection microscope as microscopes using a laser beam. Each of them is mainly used to irradiate a fluorescent specimen to a biological specimen or the like by irradiating the specimen with laser light to excite the specimen, and observe and detect fluorescence generated in the specimen.
[0003]
The confocal laser scanning microscope irradiates a laser beam spot focused on the sample near the diffraction limit of the objective lens while scanning the sample, and places the fluorescent light generated in the irradiated portion of the laser beam at an optically conjugate position. Detect through.
[0004]
In addition, a total internal reflection microscope emits illumination light onto the specimen in close contact with the cover glass from the cover glass side, and enters the illumination light at a critical angle at which the incident light is totally reflected at the boundary surface between the cover glass and the specimen. Using the evanescent wave generated in the region, the vicinity of the boundary surface of the sample is excited to generate fluorescence, and the fluorescence is detected using a CCD camera or the like.
[0005]
The above two types of microscopes use laser light as an illumination light source because it is necessary to focus the illumination light on a specimen or a minute spot on the entrance pupil plane of an objective lens, but each is used only as an independent microscope. I have.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, there has been a demand for a microscope that can be used by a single microscope as both a confocal laser scanning microscope and a total internal reflection microscope. Until now, to meet such demands, confocal laser scanning microscopes and total internal reflection microscopes were purchased separately and their optical systems were combined, so almost two microscopes would have to be purchased. However, there is a problem that the apparatus becomes large-scale and expensive.
[0007]
Further, when switching between the optical system for the confocal laser scanning microscope and the optical system for the total internal reflection microscope is performed, there is a problem that the operation is complicated and the switching mechanism is complicated.
[0008]
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a microscope that can be used for both a confocal laser scanning microscope and a total internal reflection microscope and can share a control device and the like by simple switching of optical members. It is aimed at.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, a laser illumination light source, an objective lens, and an illumination light from the laser illumination light source are arranged between the laser illumination light source and the objective lens and scan in at least one direction. A scanner,
A first relay lens system disposed between the scanner and the objective lens;
A second relay lens system for condensing the illumination light from the first relay lens system on an object plane of the objective lens;
A third relay lens system for condensing the illumination light from the first relay lens system near the entrance pupil plane of the objective lens,
The second relay lens system and the third relay lens system are interchangeable,
When the second relay lens system is inserted in the optical axis, the illumination light can scan and illuminate the sample by the scanner,
A microscope is provided, wherein the illumination light can totally illuminate a sample when the third relay lens system is inserted in an optical axis.
[0010]
In the microscope of the present invention, the first relay lens system and the second relay lens system are arranged such that a light deflecting unit of the scanner and an entrance pupil plane of the objective lens are substantially optically conjugate. Yes,
It is preferable that the first relay lens system and the third relay lens system are arranged such that a light deflecting unit of the scanner and a focal position on the specimen side of the objective lens are substantially optically conjugate.
[0011]
Further, according to the present invention, a laser illumination light source, an objective lens, a scanner disposed between the laser illumination light source and the objective lens, and scanning at least one direction with illumination light from the laser illumination light source,
A first relay lens system disposed between the scanner and the objective lens;
A fixed relay lens system for condensing the illumination light from the first relay lens system on an object plane of the objective lens,
A third relay lens system for condensing the illumination light from the first relay lens system near the entrance pupil plane of the objective lens,
The third relay lens system can be inserted and removed between the first relay lens system and the fixed relay lens system,
When the third relay lens system is off the optical axis, the illumination light can scan and illuminate the sample by the scanner;
A microscope is provided, wherein the illumination light can totally illuminate a sample when the third relay lens system is inserted in an optical axis.
[0012]
In the microscope of the present invention, the first relay lens system and the fixed relay lens system are arranged so that a light deflecting unit of the scanner and an entrance pupil plane of the objective lens are substantially optically conjugate. ,
The first relay lens system, the fixed relay lens system, and the third relay lens system are arranged such that an optical deflecting unit of the scanner and a focal position on the specimen side of the objective lens are substantially optically conjugate. Is desirable.
[0013]
Further, in the microscope of the present invention, a first observation optical system provided between the laser illumination light source and the scanner,
An observation light path switching optical element provided so as to be insertable and removable between the objective lens and the third relay lens system;
A second observation optical system provided near the observation optical path switching optical element,
When the second relay lens system or the fixed relay lens system is inserted into the optical axis and the observation optical path switching optical element is off the optical axis, light from the sample is transmitted to the first observation optical system. Can be observed with
When the third relay lens system is inserted in the optical axis and the observation optical path switching optical element is inserted in the optical axis, light from the sample passes through the observation optical path switching optical element through the second optical path. It is desirable to be able to observe with the observation optical system.
[0014]
Further, in the microscope of the present invention, it is preferable that the observation optical path switching optical element includes a beam splitter and an illumination light cut filter which are arranged at approximately 45 degrees with respect to the optical axis.
[0015]
In the microscope of the present invention, it is preferable that the third relay lens system is movable in an optical axis direction in order to focus the illumination light near an entrance pupil plane of the objective lens.
[0016]
In the microscope of the present invention, the third relay lens system is inserted and removed so that the observation optical path switching optical element is inserted into the optical axis only when the third relay lens system is inserted into the optical axis. It is desirable that the operation and the insertion / removal operation of the observation optical path switching element are linked.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram when a microscope according to the first embodiment of the present invention is used as a confocal laser scanning microscope, and FIG. FIG. 2 shows a schematic configuration diagram when used as a microscope. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration in which the microscope according to the second embodiment of the present invention is used as a confocal laser scanning microscope, and FIG. 4 is a diagram illustrating the microscope according to the second embodiment of the present invention. FIG. 2 shows a schematic configuration diagram when used as a microscope.
(1st Embodiment)
FIG. 1 and FIG. 2 are schematic configuration diagrams of a microscope according to a first embodiment of the present invention. In this microscope, a confocal laser scanning microscope and a total internal reflection microscope are connected to each other by inserting, removing, and replacing optical members. It can be used for both. Hereinafter, each case of the confocal laser scanning microscope and the total reflection microscope will be described.
[0019]
When used as a confocal laser scanning microscope, in FIG. 1, illumination light 2 emitted from a laser illumination light source 1 enters a two-dimensional scanner 3, is emitted from the two-dimensional scanner 3, and is connected to a first relay lens system 4. The light enters the objective lens 6 via the second
[0020]
The light (reflected light or fluorescent light, etc.) from the
[0021]
The two-dimensional scanner 3 controls two scanners whose light deflection directions are orthogonal to each other with the
[0022]
The scanning range and scanning speed of the illumination light 2 are determined based on a control signal sent from the
[0023]
The first relay lens system 4 and the second
[0024]
Thus, the microscope of the present invention can be used as a confocal laser scanning microscope.
[0025]
When used as a total reflection microscope, in FIG. 2, the illumination light 2 emitted from the laser illumination light source 1 enters the two-dimensional scanner 3, exits from the two-dimensional scanner 3, and enters the first relay lens system 4. The light is condensed near the entrance pupil plane I of the objective lens 6 via the
[0026]
The illumination light 2 emitted from the objective lens 6 passes through the
[0027]
The position where the illumination light 2 is incident on the entrance pupil plane I of the objective lens 6 can be freely changed by controlling the scanning operation of the two-dimensional scanner 3 based on a control signal sent from the
[0028]
When the illumination light 2 is incident near the center of the entrance pupil plane I of the objective lens 6, the illumination light 2 is emitted in a substantially vertical direction from near the center of the objective lens 6. When the incident position of the illumination light 2 is moved from the center of the entrance pupil plane I of the objective lens 6 toward the peripheral portion by the scanning control of the two-dimensional scanner 3, the light emitted from the objective lens 6 is tilted accordingly, The illumination light 2 emitted from the lens 6 is totally reflected at the boundary surface S between the
[0029]
In the state of total reflection, an evanescent wave is generated near the boundary surface S between the
[0030]
Further, while in the total reflection state, the vicinity of the center of the visual field is illuminated with the illumination light 2, and the illumination position (the area where the illumination light 2 is totally reflected) is the illumination light 2 on the entrance pupil plane I. Hardly changes even if the incident position changes.
[0031]
Light (fluorescence) from the
[0032]
Thus, the microscope of the present invention can be used as a total internal reflection microscope.
[0033]
The first relay lens system 4 and the third relay lens system (14, 15) are arranged such that the light deflecting section of the two-dimensional scanner 3 and the focal position on the sample side of the objective lens 6 are substantially optically conjugate. Have been. When the two-dimensional scanner 3 is formed by a mirror, the light polarizing portion of the two-dimensional scanner 3 may be a mirror surface thereof.
[0034]
In the first embodiment, in order to switch between the confocal laser scanning microscope and the total reflection microscope, the second
[0035]
The
[0036]
Further, an optical path splitting
[0037]
As described above, by making the second
[0038]
Note that a switching mechanism other than a rotation mechanism may be used for exchanging the second
[0039]
The rotation mechanism and the like are respectively supported at predetermined positions of a microscope main body (not shown).
[0040]
Note that the
[0041]
The above-mentioned interlocking operation is desirably configured so that the optical path switching
(2nd Embodiment)
Next, an optical scanning microscope according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0042]
3 and 4 show a microscope according to a second embodiment of the present invention. The difference between the second embodiment and the first embodiment is that the second
[0043]
When used as a confocal laser scanning microscope, in FIG. 3, the illumination light 2 emitted from the laser illumination light source 1 enters the two-dimensional scanner 3, exits from the two-dimensional scanner 3, and communicates with the first relay lens system 4. The light enters the objective lens 6 via the fixed
[0044]
The light (reflected light or fluorescent light, etc.) from the
[0045]
The control method of the two-dimensional scanner 3 and the like are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0046]
The first relay lens system 4 and the fixed
[0047]
When used as a total reflection microscope, in FIG. 4, the illumination light 2 emitted from the laser illumination light source 1 enters the two-dimensional scanner 3 and exits from the two-dimensional scanner 3, and the first relay lens system 4 and the second The light is condensed near the entrance pupil plane I of the objective lens 6 via the three
[0048]
Since the illumination light 2 is collected near the entrance pupil plane I of the objective lens 6, substantially parallel light is emitted from the objective lens 6 toward the
[0049]
Then, light (fluorescence) from the
[0050]
Thus, the microscope of the present invention can be used as a total internal reflection microscope.
[0051]
The first relay lens system 4, the third
[0052]
In the second embodiment, switching between the confocal laser scanning microscope and the total internal reflection microscope is performed by supporting the third
[0053]
The
[0054]
Note that the insertion and removal of the third
[0055]
An optical path switching
[0056]
As described above, the third
[0057]
Note that a switching mechanism other than the rotation mechanism may be used for inserting and removing the optical element from the optical axis.
[0058]
The rotation mechanism and the like are respectively supported at predetermined positions of a microscope main body (not shown).
[0059]
Note that the
[0060]
In addition, it is desirable that the above-mentioned interlocking operation is configured such that the optical path switching
[0061]
It should be noted that this embodiment is merely an example, and is not limited to this configuration or shape, and can be appropriately modified or changed within the scope of the present invention.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, the present invention can provide a microscope that can be used for both a confocal laser scanning microscope and a total internal reflection microscope and that can also use a control device and the like by simply switching optical members.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram when a microscope according to a first embodiment of the present invention is used as a confocal laser scanning microscope.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram when the microscope according to the first embodiment of the present invention is used as a total reflection microscope.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram when a microscope according to a second embodiment of the present invention is used as a confocal laser scanning microscope.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram when a microscope according to a second embodiment of the present invention is used as a total reflection microscope.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 laser illumination light source 2 illumination light 3 two-dimensional scanner 4 first
15 relay lens system (third relay lens system)
Claims (8)
対物レンズと、
前記レーザ照明光源と前記対物レンズの間に配置され、前記レーザ照明光源からの照明光を少なくとも1方向に走査するスキャナと、
前記スキャナと前記対物レンズの間に配置される第1リレーレンズ系と、
前記第1リレーレンズ系からの前記照明光を前記対物レンズの物体面上に集光させる第2リレーレンズ系と、
前記第1リレーレンズ系からの前記照明光を前記対物レンズの入射瞳面近傍に集光させる第3リレーレンズ系とを有し、
前記第2リレーレンズ系と前記第3リレーレンズ系が交換可能であり、
前記第2リレーレンズ系が光軸に挿入されている際には、前記スキャナにより前記照明光が標本を走査照明でき、
前記第3リレーレンズ系が光軸に挿入されている際には、前記照明光が標本を全反射照明できることを特徴とする顕微鏡。A laser illumination light source,
An objective lens,
A scanner that is arranged between the laser illumination light source and the objective lens and scans illumination light from the laser illumination light source in at least one direction;
A first relay lens system disposed between the scanner and the objective lens;
A second relay lens system for condensing the illumination light from the first relay lens system on an object plane of the objective lens;
A third relay lens system for condensing the illumination light from the first relay lens system near the entrance pupil plane of the objective lens,
The second relay lens system and the third relay lens system are interchangeable,
When the second relay lens system is inserted in the optical axis, the illumination light can scan and illuminate the sample by the scanner,
A microscope, wherein the illumination light can totally illuminate a sample when the third relay lens system is inserted in an optical axis.
前記第1リレーレンズ系と前記第3リレーレンズ系は、前記スキャナの光偏向部と前記対物レンズの標本側の焦点位置とが概略光学的共役になるように配置されていることを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡。The first relay lens system and the second relay lens system are arranged such that a light deflecting unit of the scanner and an entrance pupil plane of the objective lens are substantially optically conjugate,
The first relay lens system and the third relay lens system are arranged such that a light deflecting unit of the scanner and a focal position on the specimen side of the objective lens are substantially optically conjugate. The microscope according to claim 1.
対物レンズと、
前記レーザ照明光源と前記対物レンズの間に配置され、前記レーザ照明光源からの照明光を少なくとも1方向に走査するスキャナと、
前記スキャナと前記対物レンズの間に配置される第1リレーレンズ系と、
前記第1リレーレンズ系からの前記照明光を前記対物レンズの物体面上に集光させる固定リレーレンズ系と、
前記第1リレーレンズ系からの前記照明光を前記対物レンズの入射瞳面近傍に集光させる第3リレーレンズ系とを有し、
前記第3リレーレンズ系は、前記第1リレーレンズ系と前記固定リレーレンズ系の間に挿脱可能であり、
前記第3リレーレンズ系が光軸から外されている際には、前記スキャナにより前記照明光が標本を走査照明でき、
前記第3リレーレンズ系が光軸に挿入されている際には、前記照明光が標本を全反射照明できることを特徴とする顕微鏡。A laser illumination light source,
An objective lens,
A scanner that is arranged between the laser illumination light source and the objective lens and scans illumination light from the laser illumination light source in at least one direction;
A first relay lens system disposed between the scanner and the objective lens;
A fixed relay lens system for condensing the illumination light from the first relay lens system on an object plane of the objective lens,
A third relay lens system for condensing the illumination light from the first relay lens system near the entrance pupil plane of the objective lens,
The third relay lens system can be inserted and removed between the first relay lens system and the fixed relay lens system,
When the third relay lens system is off the optical axis, the illumination light can scan and illuminate the sample by the scanner;
A microscope, wherein the illumination light can totally illuminate a sample when the third relay lens system is inserted in an optical axis.
前記第1リレーレンズ系と前記固定リレーレンズ系および前記第3リレーレンズ系は、前記スキャナの光偏向部と前記対物レンズの標本側の焦点位置とが概略光学的共役になるように配置されていることを特徴とする請求項3に記載の顕微鏡。The first relay lens system and the fixed relay lens system are arranged such that the light deflecting unit of the scanner and the entrance pupil plane of the objective lens are substantially optically conjugate,
The first relay lens system, the fixed relay lens system, and the third relay lens system are arranged such that an optical deflecting unit of the scanner and a focal position on the specimen side of the objective lens are substantially optically conjugate. The microscope according to claim 3, wherein the microscope is provided.
前記対物レンズと前記第3リレーレンズ系の間に挿脱可能に設けられた観察光路切替光学素子と、
前記観察光路切替光学素子の近傍に設けられた第2の観察光学系とを有し、
前記第2リレーレンズ系または前記固定リレーレンズ系が光軸に挿入されて、前記観察光路切替光学素子が光軸から外されている際には、標本からの光が前記第1の観察光学系で観察でき、
前記第3リレーレンズ系が光軸に挿入されて、且つ前記観察光路切替光学素子が光軸に挿入されている際には、標本からの光が前記観察光路切替光学素子を介して前記第2の観察光学系で観察できることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の顕微鏡。A first observation optical system provided between the laser illumination light source and the scanner,
An observation light path switching optical element provided so as to be insertable and removable between the objective lens and the third relay lens system;
A second observation optical system provided near the observation optical path switching optical element,
When the second relay lens system or the fixed relay lens system is inserted into the optical axis and the observation optical path switching optical element is off the optical axis, light from the sample is transmitted to the first observation optical system. Can be observed with
When the third relay lens system is inserted in the optical axis and the observation optical path switching optical element is inserted in the optical axis, light from the sample passes through the observation optical path switching optical element through the second optical path. The microscope according to claim 1, wherein the microscope can be observed with the observation optical system.
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