JP2004226682A - Scanning type confocal microscope and its optical axis checking method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走査型共焦点顕微鏡、および走査型共焦点顕微鏡の光源の光軸チェック方法および光学調整方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の走査型共焦点顕微鏡では、レーザ光源からのレーザ光(照明光)を標本上に照射し、標本上に照射されたスポット状の光を2次元的に走査して観察を行う。レーザ光源からのレーザ光は、レーザ光源と顕微鏡とを接続する1本の光ファイバにより顕微鏡側に伝達される。標本にレーザ光が照射されると、標本の光学的な特性によって反射、吸収、蛍光、散乱などが照射領域において生じる。照射領域で発生した反射光や蛍光は、対物レンズで集光された後に検出器により検出される。検出器からの電気信号はマイクロコンピュータ等の処理装置に取り込まれて、その電気信号に基づく標本の観察像が構成される。この観察像はCRTモニタ、液晶ディスプレイ等に表示される。
【0003】
走査型共焦点顕微鏡で蛍光観察を行う場合は、通常、複数の蛍光試薬で染色した標本に複数の波長のレーザ光を同時に照射する。従って、複数のレーザ光源が用いられる。複数のレーザ光源から発せられる複数の波長のレーザ光は、1本の光ファイバの一端に集められて入射し他端から同時に出射するように構成されている。このとき、レーザ光を1本の光ファイバの一端から入射させるためには、レーザ光源から発するレーザ光の出射角度と出射位置を光ファイバのコアに対して正確に合わせ込む必要がある。
【0004】
標本の各組織は、複数の蛍光試薬によって組織特有の染色がなされる。レーザ光は蛍光を発生させる励起光として作用する。標本にレーザ光が照射されると、蛍光試薬で染色された各組織から試薬に応じた蛍光が発せられる。発生した蛍光は、フィルタ等を用いて波長分離され、所望の波長の蛍光が検出器で検出される(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−221663号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従来の走査型共焦点顕微鏡においては、レーザ光源からのレーザ光を顕微鏡本体側に導く1本の光ファイバには、ほとんど総てシングルモードファイバが使用される。シングルモードファイバは、一般にコア径が5μm以下と小さく、NAも0.12程度と小さい。そのため、レーザ光の出射角度と出射位置を光ファイバのコアに対して正確に合わせ込むことは困難である。
【0007】
本発明は、照明光に逆行するガイド光を用いた光軸チェック方法および光学調整方法、および、照明光に逆行するガイド光を用いて光軸チェックや光学調整を行う走査型共焦点顕微鏡を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、光源から出射された所定波長の照明光を、照明光学系により光ファイバの入射端に入射させ、その光ファイバの出射端から顕微鏡本体に入射させた照明光により試料を照明して観察を行う走査型共焦点顕微鏡の光軸チェック方法に適用され、照明光と逆向きに進行するガイド光を出射端から光ファイバに入射させ、光ファイバの入射端から出射したガイド光の光路と光源から光ファイバに入射する照明光の光路との一致の度合いにより、光源の光軸状態をチェックすることを特徴とする。
請求項2の発明は、光源から出射された所定波長の照明光を、照明光学系により光ファイバの入射端に入射させ、その光ファイバの出射端から顕微鏡本体に入射させた照明光により試料を照明して観察を行う走査型共焦点顕微鏡の光学調整方法に適用され、照明光と逆向きに進行するガイド光を出射端から光ファイバに入射させ、光ファイバの入射端から出射したガイド光の光路と光源から光ファイバに入射する照明光の光路とが一致するように、光源および照明光学系の少なくとも一方の光軸状態を調整することを特徴とする。
請求項3の発明は、光源から出射された所定波長の照明光を、照明光学系により光ファイバの入射端に入射させ、その光ファイバの出射端から顕微鏡本体に入射させた照明光により試料を照明して観察を行う走査型共焦点顕微鏡に適用され、光ファイバの出射端に設けられ、照明光に逆行するガイド光を光ファイバに入射させる補助光源が接続可能な接続部と、ガイド光と照明光の光路が一致するように、光源および照明光学系の光軸状態の少なくとも一方を調整する調整機構とを備えたことを特徴とする。
また、各々波長の異なる照明光を出射する複数の光源を備え、複数の光源から出射された各照明光を光ファイバの入射端に入射させるようにしても良い。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。先ず、図1を参照して本発明の走査型共焦点顕微鏡の全体構成を説明する。図1は、本発明による走査型共焦点顕微鏡の概略構成を示す模式図であり、落射型蛍光顕微鏡と基本的に同様な構成をなす。この走査型共焦点顕微鏡は、顕微鏡本体10、光源部1、走査ユニット12および検出ユニット26とからなり、顕微鏡本体10の鏡筒部11には走査ユニット12が装着されている。光源部1と走査ユニット12とはシングルモード光ファイバ7で接続されている。また、走査ユニット12と検出ユニット26とはマルチモード光ファイバ21により接続されている。
【0010】
光源部1で発生したレーザ光は、光ファイバ7により走査ユニット12に入力される。走査ユニット12により走査されたレーザ光は、第2対物レンズ22、対物レンズ23を経て、標本24を照射する。標本24からの光は、対物レンズ23、第2対物レンズ22、走査ユニット12および光ファイバ21を介して検出ユニット26に伝達され、検出される。検出ユニット26により検出されたアナログ信号は、処理装置30に設けられたA/D変換器でデジタル信号に変換され、CPUに送られて画像処理される。画像処理により得られた観察像は不図示のモニタに表示される。
【0011】
図2は走査ユニット12の拡大図であり、光走査部19の詳細を示したものである。光ファイバ7(図1参照)により走査ユニット12に伝送されたレーザ光はファイバ端面から所定のNAで出射され、走査ユニット12内のコリメータレンズ15により平行光に変換される。コリメータレンズ15からの平行光はダイクロイックミラー18により反射され、光走査部19に入射する。
【0012】
光走査部19には一対の可動式全反射ミラー191,192が設けられており、全反射ミラー191,192を連動して傾き角度を変更することができる。そして、全反射ミラー191,192の角度を変えることにより、ダイクロイックミラー18から光走査部19に入射したレーザ光を、レーザ光と直交する2方向に2次元的に走査することが可能となる。
【0013】
光走査部19から出射されたレーザ光は、走査レンズ20を介して一次像面21に結像された後に、第2対物レンズ22および対物レンズ23によって標本24上に結像される。標本24上に結像したレーザビームの像は点像となっており、対物レンズ23のNAで決まる大きさに集光されている。従って、この点における標本24の光学的な特性により、反射、吸収、蛍光発生、散乱などの現象が照射領域で生ずる。
【0014】
標本24からの蛍光や反射光は、対物レンズ23および第2対物レンズ22により一次像面21に結像された後に、走査レンズ20で平行光とされて光走査部19に入射する。標本24からの蛍光は光走査部19によって走査されることにより、すなわちデスキャンされることにより、ダイクロイックミラー18から光走査部19の反射ミラー191に入射したレーザ光と同一の光路に常に戻されることになる。
【0015】
光走査部19からダイクロイックミラー18に出射された蛍光は、ダイクロイックミラー18を透過して全反射ミラー17に入射する。全反射ミラー17により反射された蛍光は、集光レンズ16により遮光板14上に結像される。遮光板14と標本24とは共役な位置関係にあるので、標本24上の蛍光出射点の像が遮光板14に形成された開口(ピンホール)13の位置に形成される。
【0016】
そして、開口13を通過した光のみが光ファイバ21を介して検出ユニット26に伝達される。すなわち、標本24上の他の点から発生した光があったとしても、遮光板14で遮られて検出ユニット26には到達しない。その結果、走査型共焦点顕微鏡においては、横分解能が高いだけではなく、縦分解能も高い標本観察が可能となる。
【0017】
以下、レーザ光源からの照明光が光ファイバの入射端に正確に入射しているかの光軸チェック方法とそれに基づいた光学調整方法を詳しく説明する。図3は、複数のレーザ光源1a〜1c、照明光学系2、光ファイバ7およびガイド光発光部8の配置を示す光路図である。レーザ光源1aは空冷Arレーザ(波長488nm)、レーザ光源1bはG/He−Neレーザ(波長543nm)、レーザ光源1cはR/He−Neレーザ(波長633nm)である。それぞれの照明光(レーザ光)の光路中には、電動シャッタ3a、3b、3c、NDフィルタ4a、4b、4c、ダイクロイックミラー5a、5b、5cが順に配置されている。電動シャッタ3a、3b、3cとNDフィルタ4a、4b、4cはレーザ光の調光に用いられ、ダイクロイックミラー5a、5b、5cは、波長選択と光路合成に用いられる。
【0018】
図4は、ダイクロイックミラーの分光特性を示すグラフである。図4(a)はダイクロイックミラー5a、図4(b)はダイクロイックミラー5b、図4(c)はダイクロイックミラー5cの分光特性を示す。図4(a)のダイクロイックミラー5aは、レーザ光源1aの波長488nmで反射率が最大となる。また、波長633nmでも10%程度の反射率をもつ。同様に、図4(b)のダイクロイックミラー5bは、レーザ光源1bの波長543nmで反射率が最大となり、波長633nmでも10%程度の反射率をもつ。図4(c)のダイクロイックミラー5cは、レーザ光源1cの波長633nmで反射率が最大となる。
【0019】
再び図3を参照すると、各ダイクロイックミラー5a,5b,5cで波長選択と光路合成がなされたレーザ光は、1本の光路に合成され、集光レンズ6によって集光され、光ファイバ7の入射端7aに入射する。レーザ光は、光ファイバ7のコアを伝播し、出射端7bから外部に放射し、走査ユニット12に導かれる。
【0020】
本発明による光軸チェックを行う場合は、光ファイバ7と走査ユニット12との接続が外され、ガイド光を放射する発光部8が接続部材9を介して光ファイバの出射端7bに接続される。なお、光ファイバ7と走査ユニット12との接続を外さずに、光ファイバの出射端7bからの光路を2つに分岐して、その一方を発光部8側に、他方を走査ユニット12側に導くように構成することもできる。
【0021】
接続部材9は、光ファイバの出射端7bに取り付けられるFCコネクタ9aと発光部8に取り付けられるファイバカプラ9bとから構成される。FCコネクタ9aとファイバカプラ9bとを一体に結合してもよい。
【0022】
発光部8から発するガイド光Gは、ファイバカプラ9b、FCコネクタ9aを介して出射端7bから光ファイバ7のコアに入射する。そして、コアを伝播し、入射端7aから外部に放射し、集光レンズ6に導かれる。ガイド光Gは、集光レンズ6により平行光束となり、ダイクロイックミラー5a、5b、5cに入射し、各ダイクロイックミラーの波長選択特性に応じて一部分が反射され、各レーザ光源へと向かう。すなわち、ガイド光Gは照明光Lと逆に進行する。
【0023】
ガイド光Gと照明光Lとの光軸チェックは次の手順で行われる。本実施の形態では、発光部8としてR/He−Neレーザ(波長633nm)が用いられる。なお、発光部8としては、ダイクロイックミラーで反射する波長域をもつものであれば本実施の形態に限らない。先に、図4の分光特性について説明したとおり、中心波長633nmのガイド光Gは、いずれのダイクロイックミラーでも反射されるので、それぞれのレーザ光源へと向かう。
【0024】
例えば、レーザ光源1a(波長488nm)から発する照明光L1が正確に光ファイバの入射端7aに入射しているならば、照明光L1はガイド光Gの光路と一致する。すなわち、レーザ光源1aから光ファイバの入射端7aに至る光路は、両者で一致する。しかし、照明光L1が正確に光ファイバの入射端7aに入射していない場合は、照明光L1の光路とガイド光Gの光路とは一致せず、照明光L1の光路にズレが生じていると言える。レーザ光源1b、1cから放射する照明光L2、L3についても同様である。
【0025】
照明光L1の光軸とガイド光Gの光軸との一致の度合いは、照明光学系2中であれば光路上のいずれの場所でもチェックできる。照明光L1のビームがガイド光Gのビームに対して傾斜している場合は、レーザ光源1aの角度に誤差が生じていると判る。また、2本のビームが分離していたり、重なり合って太くなっている場合は、レーザ光源1aがガイド光Gの光軸と垂直方向に位置ズレを生じていると判定できる。
【0026】
本実施の形態における光学調整方法は次の手順で行われる。図3においてガイド光Gを照射したときに照明光L1が正確に光ファイバの入射端7aに入射している場合は、照明光L1の光路とガイド光Gの光路とが一致するので、光路上のいずれの場所でもビーム径は照明光L1だけの場合と同じになる。レーザ光源1aの角度に誤差が生じていることがチェックされた場合には、照明光L1の光軸がガイド光Gの光軸に対して傾いているので、両者の光軸方向が一致するようにレーザ光源1aの取付角度およびダイクロイックミラー5aの角度の双方または一方を調整する。
【0027】
一方、レーザ光源1aがガイド光Gの光軸に対して垂直方向にずれていることがチェックされた場合は、ガイド光Gのビームと照明光L1のビームとが重なり合ったビームの径は照明光L1だけの場合よりも太くなる。そこで、重なり合ったビームの径が細くなるように、レーザ光源1aの位置をガイド光Gの光軸に対して垂直方向に動かして調整する。
【0028】
レーザ光源1aは、保持具を兼用する一対の調整部材39aによって保持されている。調整部材39aは、レーザ光源1aの取付位置および照明光L1の出射方向を調整する機構を有している。他のレーザ光源1b、1cに対しても同様の調整部材39b、39cが設けられている。
【0029】
また、ダイクロイックミラー5aを動かして照明光L1の光軸の角度を調整するために、調整部材29aが設けられる。調整部材29aは、ダイクロイックミラー5aをチルトさせる回転ノブである。他のレーザ光源1b、1cに対しても同様の調整部材29b、29cが設けられている。
【0030】
図5は、レーザ光源1a〜1cの保持・調整機構の一例を示す図である。レーザ光源1aは保治具40によりステージ41に固定されている。ステージ41は第2のステージ42上に載置されている。ステージ41はステージ42に対して軸43を中心に回転することができ、ステージ41を回転させることによってステージ42に対するステージ41の角度を変えることができる。通常は、ボルト44が締め付けることによりステージ41はステージ42に固定されているが、ステージ41の角度調整をする際にはボルト44を緩めて角度を変更する。また、第2のステージ42は、光源部1の基部(不図示)に、左右方向に移動可能に取り付けられている。
【0031】
光源部1の基部には、ステージ41,42の位置を調整するための送りネジ45〜48が設けられている。送りネジ45,46の先端はステージ42の上部側面に当接しており、送りネジ47,48の先端はステージ41の下部側面に当接している。送りネジ45〜48を同一送り量だけ右側に送り出すとステージ41,42は一体で右側に移動し、逆に同一送り量だけ左側に送り出すとステージ41,42は一体で左側に移動する。
【0032】
また、ボルト44を緩めて送りネジ47,48を同一送り量だけ右側に送り出すとステージ41のみが左側に傾き、照明光L1の光路も左側に傾く。送りネジ47,48を同一送り量だけ左側に送り出すとステージ41のみが右側に傾き、照明光L1の光路も右側に傾く。バネ49,50は、ステージ41の上部およびステージ42の下部を図示右側に付勢するバネである。
【0033】
《光軸調整方法》
次に、図5の保持・調整機構を用いたレーザ光源1aの光軸調整方法を、図5,6を参照して説明する。図6(a)は調整前のレーザ光源1aの状態を示す図である。ガイド光Gはダイクロイックミラー5aにより反射されてレーザ光源1aの出射口付近に照射され、オペレータはその輝点を観察することができる。図6(a)に示すように、レーザ光源1aの出射口は観察された輝点よりも左側にずれていて、さらに照明光Lの光路はガイド光Gに対して右側に傾いているのが分かる。
【0034】
まず、レーザ光源1aの出射口とガイド光Gによる輝点とが一致するように、送りネジ45,47を同一量だけ右側に送り出し、バネ49,50の付勢力によりステージ41,42を一体で右側に移動させる。出射口と輝点とが一致したならば、送りネジ46,48を右側に送り出して位置決めする。その結果、照明光Lの光路は図6(b)に示すようになる。
【0035】
次いで、ボルト44を緩めるとともに送りネジ47を右側に送り、ステージ41の傾きを調節して照明光Lの光路の傾きを矢印Q方向に修正する。傾き修正により照明光Lの光路とガイド光Gの光路とが図6(c)のように一致したならば、送りネジ48を右側に送ってステージ41の位置決めをした後に、ボルト44を締め付けてステージ41をステージ42に固定する。なお、図6(c)では見やすいように照明光Lの光路とガイド光Gの光路とずらして図示しているが、実際には一致して一本の線のように見える。
【0036】
このように、図5に示した調整機構では、レーザ光源1aの位置ズレおよび角度ずれを個別に調整することができる。なお、図5では紙面に平行な面内における2次元的な調整をする場合について例示したが、同様な機構を更に追加することにより3次元的に調整することができる。レーザ光源1b、1cから放射する照明光L2、L3についても同様の手順で光学調整がなされる。
【0037】
また、図7(a),(b)に示すように、輝点と出射口との位置ズレをダイクロイックミラー5aの角度を調整して一致させ、レーザ光源1a側の調整機構では角度調整のみを行うようにしても良い。図7(a)は調整前の状態を示す図であって、図6(a)と同様の図である。図7(b)に示すようにダイクロイックミラー5aをR方向に角度変更し、ダイクロイックミラー5aからレーザ光源1aまでのガイド光Gの光路方向をG1からG2へと変えて、ガイド光Gの輝点とレーザ光源1aの出射口とを一致させる。その後、照明光Lの光路とガイド光Gの光路G2とが一致するようにレーザ光源1aの傾きを調整すれば良い。
【0038】
ここで、比較のために、他の光軸チェック方法および光学調整方法を簡単に説明する。図8は、他の光軸チェック方法および光学調整方法を説明するための光路図である。複数のレーザ光源1a〜1c、照明光学系2および光ファイバ7の配置は、図3に示す本実施の形態のものと同じであり、同一の符号を付す。
【0039】
図8において、レーザ光源1a(波長488nm)から発する照明光L1が正確に光ファイバの入射端7aに入射しているか否かをチェックする場合、例えば、ダイクロイックミラー5aの反射点付近にピンホール付きターゲット板31を置き、更に、集光レンズ6の中心付近にもピンホール付きターゲット板32を置く。ピンホールの径は0.1mm程度である。
【0040】
照明光L1の光路がずれている場合は、ターゲット板上に照明光L1のスポットの一部または全部が生ずるので、光軸のチェックができる。すなわち、ピンホールという点を用いて光軸チェックが行われる。また、光学調整を行うときも同様にピンホールという点を用いて、照明光L1が2つのピンホールを通過するように、レーザ光源1aの角度ズレと位置ズレを調整する。
【0041】
図8のように2つのピンホール31,32を用いて調整を行う場合、例えば、レーザ光源1aに近い方のピンホール31をビームが通過するようにレーザ光源1aの位置および角度を調整しても、ピンホール31を通過したビームが必ずしも他方のピンホール32を通過するとは限らない。そのため、ビームが両方のピンホール31,32を同時に通過するようにレーザ光源1aの位置および角度の調整を行う必要があり、調整が難しいとともに煩雑である。また、手作業で調整を行うため、ピンホール31,32の径は0.1mm程度と光ファイバ7のコア径に対してかなり大きくならざるを得ず、コアに対してビームを正確に合わせ込むことは困難であった。
【0042】
一方、本実施の形態では、ガイド光G照射による輝点がレーザ光源1aの出射口付近に形成されるため、レーザ光源1aの出射口がこの輝点と一致するようにレーザ光源1aの位置ズレを調整できる。その調整後に、両方のビームの光軸が一致するようにレーザ光源1aの角度を調整すれば良い。そのため、容易にかつ正確にレーザ光源1aの光学調整を行うことができる。また、照明光Lおよびガイド光Gの光路が一致しているか否かは、ビームの太さや方向を観察することによって容易に確認することができる、特に、ガイド光Gのビーム色を照明光L1のビーム色と異なるようにすれば、ビームの一致・不一致を容易に見分けることができる。
【0043】
なお、上述した実施の形態では、光源部1にレーザ光源が3種類設けられている場合を例に説明したが、照明光学系(ダイクロイックミラーやレンズ)を介して照明光を光ファイバのコア内に入射させる構成であれば、光源は何種類設けられていても良いし、一種類だけであっても良い。
【0044】
以上説明した実施の形態では、例えば、発光部8により補助光源を、接続部材9により接続部を、調整部材39a、39b、39c、29a、29b、29c、ステージ41,42,ボルト44,送りネジ45〜48およびバネ49,50により調整機構をそれぞれ実施している。しかし、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光源から光ファイバに入射する照明光の光路をガイド光の光路と比較することにより、容易にかつ正確に光源の光軸状態をチェックすることができる。また、照明光の光路がガイド光の光路に一致するように光源の光軸状態を調整することにより、正確な光学調整を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による走査型共焦点顕微鏡の概略構成を示す模式図である。
【図2】本発明による走査型共焦点顕微鏡の光学系の構成を示す光路図である。
【図3】本発明による光軸チェック方法および光学調整方法を説明する図である。
【図4】ダイクロイックミラー5a,5b,5cの分光特性を示すグラフである。
【図5】レーザ光源1a〜1cの保持・調整機構の一例を示す図である。
【図6】光軸調整方法を説明する図であり、(a)〜(c)に各手順を示す。
【図7】ダイクロイックミラー5aの角度を変えて調整を行う場合の調整手順を示す図であり、(a)は角度調整前、(b)は角度調整後を示す。
【図8】光学調整方法の比較例を説明する図である。
【符号の説明】
1 光源部
1a〜1c レーザ光源
2 照明光学系
5a、5b、5c ダイクロイックミラー
7 光ファイバ
7a 入射端
7b 出射端
8 発光部
9 接続部材
10 顕微鏡本体
12 走査ユニット
24 標本
26 検出ユニット
29a、29b、29c、39a、39b、39c 調整部材
41,42 ステージ
44 ボルト
45〜48 送りネジ
49,50 バネ
L,L1〜L3 照明光
G,G1,G2 ガイド光[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a scanning confocal microscope, a method for checking an optical axis of a light source of a scanning confocal microscope, and an optical adjusting method.
[0002]
[Prior art]
In a conventional scanning confocal microscope, a specimen is irradiated with laser light (illumination light) from a laser light source, and observation is performed by two-dimensionally scanning the spot-like light irradiated on the specimen. Laser light from the laser light source is transmitted to the microscope side by one optical fiber connecting the laser light source and the microscope. When a sample is irradiated with a laser beam, reflection, absorption, fluorescence, scattering, and the like occur in the irradiation area due to the optical characteristics of the sample. The reflected light and fluorescent light generated in the irradiation area are detected by the detector after being collected by the objective lens. An electric signal from the detector is taken into a processing device such as a microcomputer, and an observation image of a specimen based on the electric signal is formed. This observation image is displayed on a CRT monitor, a liquid crystal display, or the like.
[0003]
When performing fluorescence observation with a scanning confocal microscope, usually, a specimen stained with a plurality of fluorescent reagents is simultaneously irradiated with laser beams of a plurality of wavelengths. Therefore, a plurality of laser light sources are used. Laser beams of a plurality of wavelengths emitted from a plurality of laser light sources are collected at one end of one optical fiber, are incident, and are simultaneously emitted from the other end. At this time, in order to make the laser light incident from one end of one optical fiber, it is necessary to precisely match the emission angle and the emission position of the laser light emitted from the laser light source with respect to the core of the optical fiber.
[0004]
Each tissue of the specimen is stained with a plurality of fluorescent reagents specific to the tissue. The laser light acts as excitation light for generating fluorescence. When the specimen is irradiated with laser light, each tissue stained with the fluorescent reagent emits fluorescence according to the reagent. The generated fluorescence is wavelength-separated using a filter or the like, and fluorescence having a desired wavelength is detected by a detector (for example, see Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-221663
[Problems to be solved by the invention]
In a conventional scanning confocal microscope, a single mode fiber is almost entirely used as one optical fiber for guiding a laser beam from a laser light source to a microscope main body. The single mode fiber generally has a small core diameter of 5 μm or less and a small NA of about 0.12. Therefore, it is difficult to accurately match the emission angle and emission position of the laser light with respect to the core of the optical fiber.
[0007]
The present invention provides an optical axis checking method and an optical adjustment method using guide light that goes backward to illumination light, and a scanning confocal microscope that performs optical axis check and optical adjustment using guide light that goes backward to illumination light. Is what you do.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, the illumination light of a predetermined wavelength emitted from the light source is made incident on the entrance end of the optical fiber by the illumination optical system, and the sample is irradiated with the illumination light incident on the microscope main body from the emission end of the optical fiber. Applied to the optical axis checking method of a scanning confocal microscope that illuminates and observes, guide light traveling in the opposite direction to the illumination light enters the optical fiber from the output end, and the guide light exits from the input end of the optical fiber The optical axis state of the light source is checked based on the degree of coincidence between the optical path of the light source and the optical path of the illumination light incident on the optical fiber from the light source.
According to the invention of
According to the third aspect of the present invention, the illumination light of a predetermined wavelength emitted from the light source is made incident on the incident end of the optical fiber by the illumination optical system, and the sample is irradiated with the illumination light incident on the microscope main body from the emission end of the optical fiber. It is applied to a scanning confocal microscope for illuminating and observing, is provided at an emission end of an optical fiber, and is capable of connecting an auxiliary light source that causes a guide light, which is counter to the illumination light, to enter the optical fiber, and a connection portion that can be connected to the guide light. And an adjustment mechanism for adjusting at least one of the optical axis state of the light source and the illumination optical system so that the optical paths of the illumination light coincide with each other.
Further, a plurality of light sources each emitting illumination light having a different wavelength may be provided, and each illumination light emitted from the plurality of light sources may be made incident on the incident end of the optical fiber.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the overall configuration of the scanning confocal microscope of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a scanning confocal microscope according to the present invention, and has a configuration basically similar to that of an incident-light fluorescence microscope. The scanning confocal microscope includes a microscope
[0010]
Laser light generated by the
[0011]
FIG. 2 is an enlarged view of the
[0012]
The
[0013]
The laser light emitted from the
[0014]
The fluorescent light and the reflected light from the
[0015]
The fluorescence emitted from the
[0016]
Then, only the light that has passed through the
[0017]
Hereinafter, a method of checking an optical axis to check whether illumination light from a laser light source is accurately incident on an incident end of an optical fiber and an optical adjustment method based on the method will be described in detail. FIG. 3 is an optical path diagram showing an arrangement of a plurality of
[0018]
FIG. 4 is a graph showing the spectral characteristics of the dichroic mirror. 4A shows the spectral characteristics of the
[0019]
Referring again to FIG. 3, the laser light that has been subjected to wavelength selection and optical path synthesis by each of the
[0020]
When performing the optical axis check according to the present invention, the connection between the
[0021]
The
[0022]
The guide light G emitted from the light emitting section 8 enters the core of the
[0023]
The optical axis of the guide light G and the illumination light L is checked in the following procedure. In the present embodiment, an R / He-Ne laser (wavelength: 633 nm) is used as the light emitting unit 8. The light emitting section 8 is not limited to the present embodiment as long as it has a wavelength range that reflects light from the dichroic mirror. As described above with reference to the spectral characteristics of FIG. 4, the guide light G having a center wavelength of 633 nm is reflected by any dichroic mirror, and travels toward each laser light source.
[0024]
For example, if the illumination light L1 emitted from the
[0025]
The degree of coincidence between the optical axis of the illumination light L1 and the optical axis of the guide light G can be checked anywhere in the optical path within the illumination
[0026]
The optical adjustment method in the present embodiment is performed according to the following procedure. In FIG. 3, when the illumination light L1 is correctly incident on the incident end 7a of the optical fiber when the guide light G is irradiated, the optical path of the illumination light L1 and the optical path of the guide light G coincide with each other. The beam diameter is the same at any of the locations as in the case of only the illumination light L1. If it is checked that there is an error in the angle of the
[0027]
On the other hand, when it is checked that the
[0028]
The
[0029]
An adjusting member 29a is provided to move the
[0030]
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a holding / adjusting mechanism of the
[0031]
Feed screws 45 to 48 for adjusting the positions of the
[0032]
When the
[0033]
《Optical axis adjustment method》
Next, a method of adjusting the optical axis of the
[0034]
First, the feed screws 45, 47 are sent out to the right by the same amount so that the emission port of the
[0035]
Next, the
[0036]
As described above, the adjustment mechanism shown in FIG. 5 can individually adjust the position shift and the angle shift of the
[0037]
Also, as shown in FIGS. 7A and 7B, the positional deviation between the luminescent spot and the emission port is adjusted by adjusting the angle of the
[0038]
Here, other optical axis checking methods and optical adjustment methods will be briefly described for comparison. FIG. 8 is an optical path diagram for explaining another optical axis checking method and optical adjustment method. The arrangement of the plurality of
[0039]
In FIG. 8, when checking whether or not the illumination light L1 emitted from the
[0040]
If the optical path of the illumination light L1 is shifted, a part or all of the spot of the illumination light L1 is generated on the target plate, so that the optical axis can be checked. That is, the optical axis check is performed using a pinhole. Similarly, when performing optical adjustment, the angle shift and the position shift of the
[0041]
When the adjustment is performed using the two
[0042]
On the other hand, in the present embodiment, since the bright spot due to the irradiation of the guide light G is formed near the exit of the
[0043]
In the above-described embodiment, the case where three types of laser light sources are provided in the
[0044]
In the embodiment described above, for example, the auxiliary light source is provided by the light emitting unit 8, the connection unit is provided by the
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to easily and accurately check the optical axis state of the light source by comparing the optical path of the illumination light entering the optical fiber from the light source with the optical path of the guide light. . In addition, by adjusting the optical axis state of the light source such that the optical path of the illumination light matches the optical path of the guide light, accurate optical adjustment can be easily performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a scanning confocal microscope according to the present invention.
FIG. 2 is an optical path diagram showing a configuration of an optical system of a scanning confocal microscope according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating an optical axis check method and an optical adjustment method according to the present invention.
FIG. 4 is a graph showing spectral characteristics of
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a holding / adjusting mechanism of the
FIG. 6 is a diagram for explaining an optical axis adjustment method, and (a) to (c) show respective procedures.
FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating an adjustment procedure in the case where adjustment is performed by changing the angle of the
FIG. 8 is a diagram illustrating a comparative example of an optical adjustment method.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記照明光と逆向きに進行するガイド光を前記出射端から前記光ファイバに入射させ、前記光ファイバの入射端から出射したガイド光の光路と前記光源から前記光ファイバに入射する照明光の光路との一致の度合いにより、前記光源の光軸状態をチェックすることを特徴とする走査型共焦点顕微鏡の光軸チェック方法。A scan in which illumination light of a predetermined wavelength emitted from a light source is made incident on an incident end of an optical fiber by an illumination optical system, and a sample is illuminated and observed by illumination light made incident on a microscope main body from the emission end of the optical fiber. In the method of checking the optical axis of a confocal microscope,
A guide light traveling in the opposite direction to the illumination light is made incident on the optical fiber from the emission end, and an optical path of the guide light emitted from the incidence end of the optical fiber and an optical path of the illumination light incident on the optical fiber from the light source Checking the optical axis state of the light source according to the degree of coincidence with the optical axis of the scanning confocal microscope.
前記照明光と逆向きに進行するガイド光を前記出射端から前記光ファイバに入射させ、前記光ファイバの入射端から出射したガイド光の光路と前記光源から前記光ファイバに入射する照明光の光路とが一致するように、前記光源および前記照明光学系の少なくとも一方の光軸状態を調整することを特徴とする走査型共焦点顕微鏡の光学調整方法。A scan in which illumination light of a predetermined wavelength emitted from a light source is made incident on an incident end of an optical fiber by an illumination optical system, and a sample is illuminated and observed by illumination light made incident on a microscope main body from the emission end of the optical fiber. In the optical adjustment method of the confocal microscope,
A guide light traveling in the opposite direction to the illumination light is made incident on the optical fiber from the emission end, and an optical path of the guide light emitted from the incidence end of the optical fiber and an optical path of the illumination light incident on the optical fiber from the light source An optical axis state of at least one of the light source and the illumination optical system is adjusted so that?
前記光ファイバの出射端に設けられ、前記照明光に逆行するガイド光を前記光ファイバに入射させる補助光源が接続可能な接続部と、
前記ガイド光と前記照明光の光路が一致するように、前記光源および前記照明光学系の光軸状態の少なくとも一方を調整する調整機構とを備えたことを特徴とする走査型共焦点顕微鏡。A scan in which illumination light of a predetermined wavelength emitted from a light source is made incident on an incident end of an optical fiber by an illumination optical system, and a sample is illuminated and observed by illumination light made incident on a microscope main body from the emission end of the optical fiber. In a confocal microscope,
A connection portion that is provided at an emission end of the optical fiber and that can be connected to an auxiliary light source that causes guide light that is opposite to the illumination light to enter the optical fiber.
A scanning confocal microscope, comprising: an adjusting mechanism that adjusts at least one of an optical axis state of the light source and the illumination optical system so that an optical path of the guide light coincides with an optical path of the illumination light.
各々波長の異なる照明光を出射する複数の光源を備え、
前記照明光学系は、前記複数の光源から出射された各照明光を前記光ファイバの入射端に入射させることを特徴とする走査型共焦点顕微鏡。The scanning confocal microscope according to claim 3,
Equipped with a plurality of light sources that emit illumination light of different wavelengths,
A scanning confocal microscope, wherein the illumination optical system causes each illumination light emitted from the plurality of light sources to enter an incident end of the optical fiber.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003014276A JP2004226682A (en) | 2003-01-23 | 2003-01-23 | Scanning type confocal microscope and its optical axis checking method |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011112686A (en) * | 2009-11-24 | 2011-06-09 | Olympus Corp | Light source unit, light source device and microscope system |
KR101352800B1 (en) | 2012-09-19 | 2014-01-17 | 광주과학기술원 | Optics mechanism and method operating the same |
-
2003
- 2003-01-23 JP JP2003014276A patent/JP2004226682A/en active Pending
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