JP2005062515A - Fluorescence microscope - Google Patents

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Akio Suzuki
章夫 鈴木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fluorescence microscope whose focus position can precisely be detected without exerting any influence on an observation of a fluorescent image. <P>SOLUTION: A dichroic mirror 17 for introducing infrared illumination light for automatic focusing is arranged in the optical path between a dichroic mirror 23 for introducing illumination light L1 and an objective 8. In automatic focusing, the infrared illumination light generated by an automatic focusing device 2 is reflected by the dichroic mirror 17 to light up a sample 5 and reflected infrared light from the sample is reflected by the dichroic mirror 17 and detected. In fluorescent observation, the sample 5 is irradiated with the illumination light L1 introduced by the dichroic mirror 23 transmitted through the dichroic mirror 17 and fluorescent light L2 from the sample 5 is transmitted through the dichroic mirror 17 and imaged by an imaging lens 6. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、焦点位置検出装置を備えた蛍光顕微鏡に関する。   The present invention relates to a fluorescence microscope equipped with a focal position detection device.

従来、顕微鏡の焦点を検出する方法として、撮影した画像のコントラストを解析しコントラストがもっとも高いところを焦点位置とするコントラスト法や、焦点検出用の光を対物レンズを通して試料に照射し、試料からの戻り光を検出して焦点位置を検出する方法などが知られている。
後者の方法では、焦点検出用の光源として赤外光が使われることがある。焦点検出用の赤外光を顕微鏡に導入し、対物レンズを介して試料に照明する。試料中で反射された光は、対物レンズで集光され同じ光路を通って焦点検出用の光検出器で検出される(例えば、特許文献1参照)。
Conventionally, as a method of detecting the focus of a microscope, a contrast method in which the contrast of a photographed image is analyzed and the place where the contrast is the highest is a focus position, or light for focus detection is irradiated to the sample through an objective lens, A method of detecting the focal point by detecting the return light is known.
In the latter method, infrared light may be used as a light source for focus detection. Infrared light for focus detection is introduced into the microscope, and the sample is illuminated through the objective lens. The light reflected in the sample is collected by the objective lens, passes through the same optical path, and is detected by the photodetector for focus detection (see, for example, Patent Document 1).

特開平13−242375号公報Japanese Patent Laid-Open No. 13-242375

しかしながら、蛍光を検出する蛍光顕微鏡の場合、赤外光を使用した焦点検出装置で焦点検出を行い、落射照明光で試料を励起して蛍光を測定する。この場合、光路中には赤外光を反射して対物レンズに入射して試料に照射し、試料からの反射光を検出器に向かわせるハーフミラーなどの焦点検出用ミラーと、蛍光励起光を反射し、蛍光を透過させるハーフミラーなどの蛍光用のミラーが光路中に挿入される。したがって、焦点検出用のミラーによって蛍光が減少したり、蛍光用のミラーによって、焦点検出用の赤外光が弱くなってしまい、焦点が検出できない場合がある。
そこで本発明は、蛍光像の観察に影響を与えることなく、焦点位置の検出を精度良く行うことにできる蛍光顕微鏡を提供することを目的とする。
However, in the case of a fluorescence microscope that detects fluorescence, focus detection is performed with a focus detection device using infrared light, and the sample is excited with epi-illumination light to measure fluorescence. In this case, a focus detection mirror such as a half mirror that reflects infrared light into the optical path, enters the objective lens, irradiates the sample, and directs the reflected light from the sample to the detector, and fluorescence excitation light. A fluorescent mirror such as a half mirror that reflects and transmits fluorescence is inserted into the optical path. Therefore, the fluorescence may be reduced by the focus detection mirror, or the focus detection infrared light may be weakened by the fluorescence mirror, and the focus may not be detected.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a fluorescence microscope capable of detecting a focal position with high accuracy without affecting the observation of a fluorescence image.

請求項1の発明による蛍光顕微鏡は、観察用光束の波長と異なる波長の焦点位置検出用光束を試料に照射し、試料からの反射光に基づいて対物レンズの焦点位置を検出する焦点位置検出装置を備えるものである。そして、対物レンズと照明光学系からの照明光を対物レンズへ反射する蛍光観察用ダイクロイックミラーとの間の観察用光束の光路中に配設され、観察用光束を透過し、かつ、前記焦点位置検出装置からの焦点位置検出用光束を試料へと反射するとともに試料で反射された前記焦点位置検出用光束を焦点位置検出装置へと反射する光学部材を備えたことを特徴とする。
請求項2の発明は、請求項1に記載の蛍光顕微鏡において、光学部材を、観察用光束を含む特定波長域の光を透過し、焦点位置検出用光束を含み特定波長域とは異なる波長域の光を反射するダイクロイックミラーとしたものである。
請求項3の発明は、請求項2に記載の蛍光顕微鏡において、光学部材の透過波長域を、蛍光観察用ダイクロイックミラーの透過波長域を含み、かつ、その透過波長域よりも広くした。
According to a first aspect of the present invention, a fluorescence microscope irradiates a sample with a focus position detecting light beam having a wavelength different from the wavelength of the observation light beam, and detects the focus position of the objective lens based on the reflected light from the sample. Is provided. And disposed in the optical path of the observation beam between the objective lens and the dichroic mirror for fluorescence observation that reflects the illumination light from the illumination optical system to the objective lens, and transmits the observation beam, and the focal position An optical member is provided that reflects the focus position detection light beam from the detection device to the sample and reflects the focus position detection light beam reflected by the sample to the focus position detection device.
A second aspect of the present invention is the fluorescent microscope according to the first aspect, wherein the optical member transmits light in a specific wavelength region including the observation light beam, and includes a focal position detection light beam and is different from the specific wavelength region. This is a dichroic mirror that reflects the light.
According to a third aspect of the present invention, in the fluorescence microscope according to the second aspect, the transmission wavelength range of the optical member includes the transmission wavelength range of the dichroic mirror for fluorescence observation and is wider than the transmission wavelength range.

本発明は、蛍光像の観察に影響を与えることなく、焦点位置の検出を精度良く行うことができる蛍光顕微鏡を提供することができる。   The present invention can provide a fluorescence microscope that can accurately detect a focal position without affecting the observation of a fluorescence image.

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。図1は正立型の蛍光顕微鏡の概略構成を示す図である。顕微鏡には落射型の観察用照明装置1、スリット投影方式オートフォーカス装置2およびステージ4を上下動するための駆動制御系3を備えている。観察対象である標本はスライドガラス5bとカバーガラス5aとの間に挟持され、これらの試料5はステージ4上に載置される。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an upright fluorescent microscope. The microscope includes an epi-illumination device 1 for observation, a slit projection type autofocus device 2 and a drive control system 3 for moving the stage 4 up and down. The specimen to be observed is sandwiched between the slide glass 5b and the cover glass 5a, and these samples 5 are placed on the stage 4.

蛍光観察を行う場合には、観察用照明装置1により試料5が照明される。観察用照明装置1の光源21には水銀ランプ等が用いられる。光源21を出射した光束は照明光学系22a,22bによって対物レンズ8の瞳位置近傍に結像される。照明光学系22a,22bを出射した光束は、フィルタユニット26に設けられた励起フィルタ24に入射する。励起フィルタ24は標本中の蛍光物質を励起する波長域の光束を透過するフィルタである。   When performing fluorescence observation, the sample 5 is illuminated by the observation illumination device 1. A mercury lamp or the like is used as the light source 21 of the observation illumination device 1. The light beam emitted from the light source 21 is imaged near the pupil position of the objective lens 8 by the illumination optical systems 22a and 22b. The light beams emitted from the illumination optical systems 22 a and 22 b are incident on the excitation filter 24 provided in the filter unit 26. The excitation filter 24 is a filter that transmits a light beam in a wavelength region that excites a fluorescent substance in a specimen.

励起フィルタ24を透過した照明光束L1は蛍光観察用のダイクロイックミラー23で反射され、赤外カットフィルタ19およびオートフォーカス用のダイクロイックミラー23を透過し、対物レンズ8を介して試料5に照射される。詳細は後述するが、赤外カットフィルタ19およびダイクロイックミラー23は、照明光束L1および標本から発せられる蛍光L2の波長域の光を透過するように設定されている。   The illumination light beam L1 that has passed through the excitation filter 24 is reflected by the dichroic mirror 23 for fluorescence observation, passes through the infrared cut filter 19 and the dichroic mirror 23 for autofocus, and is irradiated onto the sample 5 through the objective lens 8. . Although details will be described later, the infrared cut filter 19 and the dichroic mirror 23 are set so as to transmit light in the wavelength region of the fluorescent light L2 emitted from the illumination light beam L1 and the specimen.

励起フィルタ24を透過した照明光束L1が試料5の標本に照射されると、標本に含まれる蛍光物質が励起されて蛍光L2を発生する。この蛍光L2の波長は、照射された照明光束L1の波長よりも長波長側にシフトしている。蛍光L2は対物レンズ8を通って平行光束とされ、ダイクロイックミラー17,赤外カットフィルタ19を透過してダイクロイックミラー23に入射する。   When the illumination light beam L1 transmitted through the excitation filter 24 is irradiated onto the specimen of the sample 5, the fluorescent material contained in the specimen is excited to generate fluorescence L2. The wavelength of the fluorescence L2 is shifted to a longer wavelength side than the wavelength of the illuminated illumination light beam L1. The fluorescence L2 passes through the objective lens 8 and becomes a parallel light beam, passes through the dichroic mirror 17 and the infrared cut filter 19, and enters the dichroic mirror 23.

蛍光L2は上述したように照明光束L1よりも長波長側にシフトしているため、ダイクロイックミラー23を透過する。吸収フィルタ25は、観察に使用する蛍光L2以外の波長域の光を吸収する。吸収フィルタ25を透過した蛍光L2は結像レンズ6によって結像位置7に結像される。励起フィルタ24,ダイクロイックミラー23および吸収フィルタ25は全て一つのフィルタユニット26に設けられており、これらは一種類の励起光に対応するフィルタセットを構成している。観察用照明装置1は、標本に含まれる蛍光物質に応じてフィルタセットを交換して用いることができる。   Since the fluorescence L2 is shifted to the longer wavelength side than the illumination light beam L1 as described above, it passes through the dichroic mirror 23. The absorption filter 25 absorbs light in a wavelength region other than the fluorescence L2 used for observation. The fluorescence L2 that has passed through the absorption filter 25 is imaged at the imaging position 7 by the imaging lens 6. The excitation filter 24, the dichroic mirror 23, and the absorption filter 25 are all provided in one filter unit 26, and these constitute a filter set corresponding to one type of excitation light. The observation illumination device 1 can be used by replacing the filter set according to the fluorescent material contained in the specimen.

図2は図1と同様の構成図であるが、照明光束L1,蛍光L2に代えてオートフォーカス装置2を説明するための光束L3を表示したものである。光源11には近赤外光を発生するLED等が用いられる。光源11の前方には、紙面垂直方向に横長の矩形スリットが形成されたスリット板12が配設されている。図2に示すように座標軸を設定した場合、長辺がy軸に平行で短辺がz軸に平行な矩形スリットがスリット板12に形成されている。   FIG. 2 is a configuration diagram similar to FIG. 1, but shows a light beam L3 for explaining the autofocus device 2 in place of the illumination light beam L1 and the fluorescence L2. As the light source 11, an LED or the like that generates near-infrared light is used. In front of the light source 11, a slit plate 12 having a horizontally long rectangular slit formed in a direction perpendicular to the paper surface is disposed. When the coordinate axis is set as shown in FIG. 2, a rectangular slit whose long side is parallel to the y-axis and whose short side is parallel to the z-axis is formed in the slit plate 12.

光源11で発生された赤外照明光L3は、スリット板12を通過した後に投影レンズ13によりスリット状の光束とされる。この赤外照明光L3はその断面の上半分側に相当する光束が瞳制限絞り16Aにより遮光され、スリット状光束の下側半分がハーフミラー15に入射する。ハーフミラー15に入射した赤外照明光L3の一部はハーフミラー15を透過し、さらに、可視光をカットするフィルタ18を透過する。   The infrared illumination light L3 generated by the light source 11 is converted into a slit-shaped light beam by the projection lens 13 after passing through the slit plate 12. In this infrared illumination light L3, the light beam corresponding to the upper half side of the cross section is shielded by the pupil limiting diaphragm 16A, and the lower half of the slit light beam is incident on the half mirror 15. Part of the infrared illumination light L3 incident on the half mirror 15 passes through the half mirror 15, and further passes through the filter 18 that cuts visible light.

このフィルタ18を設けることによりオートフォーカス装置2への可視光の入射が阻止され、オートフォーカス時の誤動作などが防止される。また、ダイクロイックミラー17とダイクロイックミラー23との間に赤外カットフィルタ19を配設することにより、結像レンズ6方向への赤外照明光L3の漏れを防止できる。   By providing this filter 18, the incidence of visible light to the autofocus device 2 is blocked, and malfunctions during autofocus are prevented. Further, by providing the infrared cut filter 19 between the dichroic mirror 17 and the dichroic mirror 23, leakage of the infrared illumination light L3 toward the imaging lens 6 can be prevented.

フィルタ18を透過した赤外照明光L3は、蛍光観察用ダイクロイックミラー23と対物レンズ8との間に挿入されたフォーカス用ダイクロイックミラー17に入射する。ダイクロイックミラー17は励起光L1や蛍光L2(図1参照)を透過し赤外照明光L3を反射する特性を有している。フィルタ18を透過した赤外照明光L3は、ダイクロイックミラー17によって対物レンズ8へと反射されて試料5に照射される。   The infrared illumination light L3 that has passed through the filter 18 is incident on a focusing dichroic mirror 17 inserted between the fluorescence observation dichroic mirror 23 and the objective lens 8. The dichroic mirror 17 has a characteristic of transmitting the excitation light L1 and the fluorescence L2 (see FIG. 1) and reflecting the infrared illumination light L3. The infrared illumination light L3 that has passed through the filter 18 is reflected by the dichroic mirror 17 toward the objective lens 8 and applied to the sample 5.

試料5に照射された赤外照明光L3は、カバーガラス5aの表面や、カバーガラス5aと標本との界面などで反射される。その反射赤外光L4は対物レンズ8を透過してダイクロイックミラー17により反射される。ダイクロイックミラー17で反射された反射赤外光L4はフィルタ18を透過した後、その一部がハーフミラー15によってz軸方向に反射される。ハーフミラー15で反射された反射赤外光L4は瞳制限絞り16Bを通った後に結像レンズ14によって結像され、光電変換素子20上にスリット像が形成される。   The infrared illumination light L3 irradiated on the sample 5 is reflected on the surface of the cover glass 5a, the interface between the cover glass 5a and the specimen, or the like. The reflected infrared light L 4 passes through the objective lens 8 and is reflected by the dichroic mirror 17. The reflected infrared light L4 reflected by the dichroic mirror 17 passes through the filter 18, and a part of the reflected infrared light L4 is reflected by the half mirror 15 in the z-axis direction. The reflected infrared light L4 reflected by the half mirror 15 is imaged by the imaging lens 14 after passing through the pupil limiting diaphragm 16B, and a slit image is formed on the photoelectric conversion element 20.

なお、瞳制限絞り16Bによって遮光される領域は、瞳制限絞り16Aによって遮光される領域に対応している。また、光電変換素子20としては、例えばCCD撮像素子が用いられ、受光素子がライン状に配設されたラインセンサでも良いし、受光素子が二次元的に配設されたエリアセンサであっても良い。   The area shielded by the pupil limit stop 16B corresponds to the area shielded by the pupil limit stop 16A. Further, as the photoelectric conversion element 20, for example, a CCD imaging element is used, and a line sensor in which light receiving elements are arranged in a line shape may be used, or an area sensor in which light receiving elements are arranged two-dimensionally. good.

光電変換素子20からの出力信号は信号処理部31に入力され、焦点位置が演算される。試料5の位置が合焦位置から上下方向(z方向)にずれると、そのずれ量に応じて光電変換素子20上におけるスリット像の結像位置もx方向にずれる。すなわち、信号処理部31では、結像位置のx方向ずれ量に応じて、対物レンズ8の合焦位置からの相対距離である焦点位置が演算される。   The output signal from the photoelectric conversion element 20 is input to the signal processing unit 31, and the focal position is calculated. When the position of the sample 5 is shifted in the vertical direction (z direction) from the in-focus position, the image position of the slit image on the photoelectric conversion element 20 is also shifted in the x direction according to the shift amount. That is, the signal processing unit 31 calculates a focal position that is a relative distance from the in-focus position of the objective lens 8 according to the x-direction deviation amount of the imaging position.

駆動制御系3の駆動部32はステージ4をz方向に上下移動させる。CPU41は信号処理部31から入力される焦点情報に基づいて駆動部32を制御し、ステージ4を合焦位置に移動する。メモリ42には、オートフォーカスに関する各種パラメータが記憶されている。入力部43にはオートフォーカスを指示するスイッチや、ステージ4をマニュアルで上下させるスイッチなどが設けられている。   The drive unit 32 of the drive control system 3 moves the stage 4 up and down in the z direction. The CPU 41 controls the driving unit 32 based on the focus information input from the signal processing unit 31 and moves the stage 4 to the in-focus position. The memory 42 stores various parameters related to autofocus. The input unit 43 is provided with a switch for instructing autofocus, a switch for manually moving the stage 4 up and down, and the like.

次に、図3を参照して、ダイクロイックミラー17の波長域設定について説明する。図3において横軸は光の波長を表し、縦軸は各光学部材の透過率を表している。曲線53は励起フィルタ24の透過特性を示したものであり、波長500nm近辺の光(青色)を励起光(照明光束L1)として透過する。また、曲線54は吸収フィルタ25の透過特性を表したものであり、励起フィルタ24よりも長波長側にシフトした約550nmを中心とする波長域で透過率が大きくなっている。吸収フィルタ25の透過波長域は蛍光L2の波長域が含まれるように設定されている。   Next, with reference to FIG. 3, the setting of the wavelength region of the dichroic mirror 17 will be described. In FIG. 3, the horizontal axis represents the wavelength of light, and the vertical axis represents the transmittance of each optical member. A curve 53 shows the transmission characteristics of the excitation filter 24, and transmits light (blue) in the vicinity of a wavelength of 500 nm as excitation light (illumination light beam L1). A curve 54 represents the transmission characteristics of the absorption filter 25. The transmittance is large in a wavelength region centered at about 550 nm shifted to the longer wavelength side than the excitation filter 24. The transmission wavelength range of the absorption filter 25 is set so as to include the wavelength range of the fluorescence L2.

曲線52はダイクロイックミラー23の透過特性を示すものであり、励起フィルタ24の透過波長域では透過率はほぼ0%になっている。励起フィルタ24の透過波長域よりも僅かに波長が大きくなると透過率が急激に大きくなり、700nmよりやや小さな波長付近まで大きな状態が保たれる。すなわち、ダイクロイックミラー23は励起フィルタを透過した光を反射し、蛍光L2が含まれる波長域の光を透過する。   A curve 52 shows the transmission characteristics of the dichroic mirror 23, and the transmittance is almost 0% in the transmission wavelength region of the excitation filter 24. When the wavelength is slightly larger than the transmission wavelength region of the excitation filter 24, the transmittance increases rapidly, and a large state is maintained up to a wavelength slightly smaller than 700 nm. That is, the dichroic mirror 23 reflects the light that has passed through the excitation filter and transmits light in a wavelength region that includes the fluorescence L2.

一方、オートフォーカス用のダイクロイックミラー17の透過特性は、蛍光観察に影響を与えないようにするために、曲線51のように近紫外域から可視域が透過され、近赤外域が反射されるような特性に設定される。すなわち、約700nm付近を境にして赤外照明光L3の波長域を含む長波長側では透過率がほぼ0%と非常に小さく、短波長側では透過率がほぼ100%となるように設定される。   On the other hand, the transmission characteristic of the dichroic mirror 17 for autofocusing is such that the visible region is transmitted from the near ultraviolet region and the near infrared region is reflected as indicated by a curve 51 so as not to affect the fluorescence observation. Are set to various characteristics. That is, the transmittance is set to be very small at about 0% on the long wavelength side including the wavelength region of the infrared illumination light L3 with about 700 nm as a boundary, and the transmittance is set to about 100% on the short wavelength side. The

具体的には、波長360nm〜650nmでの透過率が70%以上、波長750nm〜850nmでの透過率が10%以下であることが望ましい。さらに、波長400nm〜650nmでの透過率が85%以上、波長750nm〜850nmでの透過率が5%以下であればより望ましい。   Specifically, it is desirable that the transmittance at a wavelength of 360 nm to 650 nm is 70% or more and the transmittance at a wavelength of 750 nm to 850 nm is 10% or less. Furthermore, it is more desirable if the transmittance at a wavelength of 400 nm to 650 nm is 85% or more and the transmittance at a wavelength of 750 nm to 850 nm is 5% or less.

ダイクロイックミラー17の透過特性を上述したように設定すると、ダイクロイックミラー23で反射された照明光束L1や試料5からの蛍光L2はダイクロイックミラー17を透過する。また、オートフォーカス用の赤外照明光L3はダイクロイックミラー17によって反射され、ダイクロイックミラー23側に達することがない。そのため、ダイクロイックミラー17の存在が蛍光観察に影響を与えることがなく、蛍光観察とは別に常時オートフォーカス動作を行わせることが可能となる。さらに、ダイクロイックミラー17で反射される近赤外光をオートフォーカス用の照明に用いているので、蛍光を使用して焦点調整を行う場合に生じる蛍光の褪色も避けることができる。   When the transmission characteristics of the dichroic mirror 17 are set as described above, the illumination light beam L1 reflected by the dichroic mirror 23 and the fluorescence L2 from the sample 5 are transmitted through the dichroic mirror 17. Further, the infrared illumination light L3 for autofocus is reflected by the dichroic mirror 17 and does not reach the dichroic mirror 23 side. Therefore, the presence of the dichroic mirror 17 does not affect the fluorescence observation, and it is possible to always perform an autofocus operation separately from the fluorescence observation. Furthermore, since near-infrared light reflected by the dichroic mirror 17 is used for autofocus illumination, it is possible to avoid the fading of fluorescence that occurs when focus adjustment is performed using fluorescence.

図1のフィルタユニット26は蛍光物質に応じて最適なユニットに交換されるが、フィルタユニット26に設けられた励起フィルタ24,ダイクロイックミラー23および吸収フィルタ25の透過波長域が、図3に示すようにダイクロイックミラー17の透過波長域に含まれるものであれば、蛍光観察に使用することができる。   The filter unit 26 in FIG. 1 is replaced with an optimum unit according to the fluorescent material, but the transmission wavelength ranges of the excitation filter 24, the dichroic mirror 23, and the absorption filter 25 provided in the filter unit 26 are as shown in FIG. As long as it is included in the transmission wavelength range of the dichroic mirror 17, it can be used for fluorescence observation.

上述した実施の形態では正立型の蛍光顕微鏡を例に説明したが、本発明は倒立型の蛍光顕微鏡にも適用することができる。図4は、倒立型の蛍光顕微鏡の概略構成を示す模式図である。試料5が載置されるステージ4には開口4aが形成されており、対物レンズ8はステージ4の下方に設けられている。倒立型蛍光顕微鏡では、開口4aを通して試料5の下方から標本を観察する。   In the above-described embodiment, the upright fluorescent microscope has been described as an example. However, the present invention can also be applied to an inverted fluorescent microscope. FIG. 4 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an inverted fluorescence microscope. An opening 4 a is formed in the stage 4 on which the sample 5 is placed, and the objective lens 8 is provided below the stage 4. In the inverted fluorescence microscope, the specimen is observed from below the sample 5 through the opening 4a.

対物レンズ3の下方にはオートフォーカス装置2が設けられ、さらにその下方に観察用照明装置1が設けられている。すなわち、オートフォーカス用ダイクロイックミラー17は、蛍光照明用のダイクロイックミラー23と対物レンズ8との間の観察光路上に配置されている。観察用照明装置1およびオートフォーカス装置2は、それぞれ図1,2に示したものと同様である。駆動制御系3は対物レンズ8を駆動し、対物レンズ8を上下させる。   An autofocus device 2 is provided below the objective lens 3, and an observation illumination device 1 is further provided below the autofocus device 2. That is, the autofocus dichroic mirror 17 is arranged on the observation optical path between the dichroic mirror 23 for fluorescent illumination and the objective lens 8. The observation illumination device 1 and the autofocus device 2 are the same as those shown in FIGS. The drive control system 3 drives the objective lens 8 and moves the objective lens 8 up and down.

光源21で発生されて励起フィルタ24を透過した照明光束(励起光)は、蛍光観察用ダイクロイックミラー23により上方(z方向)に反射され、赤外カットフィルタ19およびオートフォーカス用ダイクロイックミラー17を透過した後に対物レンズ8を介して試料5を底面側から照明する。試料5から発生した蛍光は対物レンズ8を通って平行光束とされ、ダイクロイックミラー17,赤外カットフィルタ19,ダイクロイックミラー23を透過し、リレーレンズ47aおよび反射ミラー48aによって位置49に中間像が形成される。さらに、リレーレンズ47b,反射ミラー48bおよび結像レンズ6によって位置7に観察像が形成される。   The illumination light beam (excitation light) generated by the light source 21 and transmitted through the excitation filter 24 is reflected upward (z direction) by the fluorescence observation dichroic mirror 23 and transmitted through the infrared cut filter 19 and the autofocus dichroic mirror 17. After that, the sample 5 is illuminated from the bottom side through the objective lens 8. Fluorescence generated from the sample 5 passes through the objective lens 8 to become a parallel light beam, passes through the dichroic mirror 17, the infrared cut filter 19, and the dichroic mirror 23, and forms an intermediate image at a position 49 by the relay lens 47a and the reflection mirror 48a. Is done. Further, an observation image is formed at the position 7 by the relay lens 47b, the reflection mirror 48b, and the imaging lens 6.

一方、オートフォーカス用の赤外照明光は観察光路上に配置されたダイクロイックミラー17により反射され、対物レンズ8を介して試料5に照射される。試料5で反射された赤外照明光は対物レンズ8を通った後にダイクロイックミラー17で反射され、オートフォーカス装置2側へと取り込まれる。図4の装置の場合も、ダイクロイックミラー17の透過特性は図3の曲線51のように設定されているので、観察用照明光束や蛍光はダイクロイックミラー17を透過し、顕微鏡観察に対して影響を及ぼすことがない。   On the other hand, the infrared illumination light for autofocus is reflected by the dichroic mirror 17 disposed on the observation optical path, and is irradiated onto the sample 5 through the objective lens 8. The infrared illumination light reflected by the sample 5 passes through the objective lens 8, is reflected by the dichroic mirror 17, and is taken into the autofocus device 2 side. In the case of the apparatus shown in FIG. 4 as well, the transmission characteristics of the dichroic mirror 17 are set as shown by the curve 51 in FIG. There is no effect.

図5は上述した蛍光顕微鏡の変形例であり、オートフォーカス装置2に遮光フィルタ60を追加した。ところで、スリット状の赤外照明光L3は、図6に示すように対物レンズ8の中心部分でその一部L0が反射されることがある。対物レンズ8は、種類によっては反射率の非常に大きな材質が使われることがあり、そのような場合には、対物レンズ8の中心部分で反射された光も光電変換素子20によって検出されることになり、焦点位置検出が正常に行われなくなるおそれがある。   FIG. 5 shows a modification of the above-described fluorescence microscope, and a light shielding filter 60 is added to the autofocus device 2. By the way, as shown in FIG. 6, the slit-shaped infrared illumination light L3 may be partially reflected at the central portion of the objective lens 8. Depending on the type of the objective lens 8, a material having a very high reflectance may be used. In such a case, the light reflected by the central portion of the objective lens 8 is also detected by the photoelectric conversion element 20. As a result, the focus position may not be normally detected.

しかし、図5に示したオートフォーカス装置2では、遮光フィルタ60を用いて中心部分の光束を遮光することにより、そのような弊害を防止することができる。図7(a)は遮光フィルタ60を示す図であり、透過領域60aの中心部分に遮光領域60bが形成されている。そのため、図7(b)に示すようにスリット状の赤外照明光61は上側半分を瞳制限絞り16Aにより遮光され、さらに、遮光フィルタ60の遮光部60bにより中心部分が遮光される。   However, in the autofocus device 2 shown in FIG. 5, such an adverse effect can be prevented by shielding the light beam at the central portion using the light shielding filter 60. FIG. 7A is a diagram showing the light shielding filter 60, and a light shielding region 60b is formed at the center of the transmission region 60a. Therefore, as shown in FIG. 7B, the slit-like infrared illumination light 61 is shielded at the upper half by the pupil limiting diaphragm 16 </ b> A, and further, the central portion is shielded by the light shielding part 60 b of the light shielding filter 60.

遮光フィルタ60を用いると、図8に示すように斜線で示した部分以外の赤外照明光L3が試料5に入射されるため、光軸付近の光束は対物レンズ8に入射されない。その結果、図6に示す対物レンズ8の中心部分で反射される光L0の発生を防止することができ、オートフォーカス装置2の焦点位置検出動作に影響を与えることがない。   When the light shielding filter 60 is used, since the infrared illumination light L3 other than the hatched portion is incident on the sample 5 as shown in FIG. 8, the light flux near the optical axis is not incident on the objective lens 8. As a result, the generation of the light L0 reflected from the central portion of the objective lens 8 shown in FIG. 6 can be prevented, and the focal position detection operation of the autofocus device 2 is not affected.

なお、図5のように遮光フィルタ60を挿入する代わりに、瞳制限絞り16Aの形状を図9(a)に示すような形状にして遮光フィルタ60を兼用させるようにしても良い。すなわち、瞳制限絞り16Aの光軸に対応する位置に半円形の遮光部160を形成する。その結果、図9(b)に示すように、遮光部160によってスリット状赤外照明光61の中心部分が遮光されることになる。   Instead of inserting the light shielding filter 60 as shown in FIG. 5, the shape of the pupil limiting diaphragm 16A may be made as shown in FIG. 9A so that the light shielding filter 60 is also used. That is, the semicircular light shielding portion 160 is formed at a position corresponding to the optical axis of the pupil limiting diaphragm 16A. As a result, as shown in FIG. 9B, the central portion of the slit-shaped infrared illumination light 61 is shielded by the light shielding portion 160.

以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、照明光束L1および蛍光L2は観察用光束を、赤外照明光L3および反射赤外光L4は焦点位置検出用光束を、オートフォーカス装置2は焦点位置検出装置を、観察用照明装置1は照明光学系を、ダイクロイックミラー23は蛍光観察用ダイクロイックミラーを、ダイクロイックミラー17は光学部材をそれぞれ構成する。また、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。   In the correspondence between the embodiment described above and the elements of the claims, the illumination light beam L1 and the fluorescence L2 are the observation light beam, the infrared illumination light L3 and the reflected infrared light L4 are the focus position detection light beam, The focus device 2 constitutes a focal position detection device, the observation illumination device 1 constitutes an illumination optical system, the dichroic mirror 23 constitutes a fluorescence observation dichroic mirror, and the dichroic mirror 17 constitutes an optical member. In addition, the present invention is not limited to the above embodiment as long as the characteristics of the present invention are not impaired.

正立型の蛍光顕微鏡の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of an erecting fluorescence microscope. オートフォーカス装置2を説明する図である。It is a figure explaining the autofocus device. ダイクロイックミラー17などの波長域を示す図である。It is a figure which shows wavelength ranges, such as a dichroic mirror. 倒立型蛍光顕微鏡の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of an inverted fluorescence microscope. 図2に示した蛍光顕微鏡の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the fluorescence microscope shown in FIG. 試料5に入射するスリット状照明光の光路を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an optical path of slit-shaped illumination light that enters a sample 5. 遮光フィルタ60を説明する図であり、(a)遮光フィルタ60の平面図、(b)は遮光フィルタ60を用いたときのスリット状赤外照明光61の断面形状を示す図である。It is a figure explaining the light shielding filter 60, (a) The top view of the light shielding filter 60, (b) is a figure which shows the cross-sectional shape of the slit-shaped infrared illumination light 61 when the light shielding filter 60 is used. スリット状照明光の光軸付近を遮光した場合の、試料5に入射するスリット状照明光の状態を表した図である。It is a figure showing the state of the slit illumination light which injects into the sample 5 when the optical axis vicinity of slit illumination light is shielded. 瞳制限絞り16Aの変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the pupil limiting aperture stop 16A.

符号の説明Explanation of symbols

1 観察用照明装置
2 オートフォーカス装置
3 駆動制御系
4 ステージ
5 試料
6 結像レンズ
8 対物レンズ
16A,16B 瞳制限絞り
17,23 ダイクロイックミラー
18 可視カットフィルタ
19 赤外カットフィルタ
24 励起フィルタ
25 吸収フィルタ
26 フィルタユニット
60 遮光フィルタ
L1 照明光束
L2 蛍光
L3 赤外照明光
L4 反射赤外光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Observation illumination apparatus 2 Autofocus apparatus 3 Drive control system 4 Stage 5 Sample 6 Imaging lens 8 Objective lens 16A, 16B Pupil limiting diaphragm 17, 23 Dichroic mirror 18 Visible cut filter 19 Infrared cut filter 24 Excitation filter 25 Absorption filter 26 Filter unit 60 Light blocking filter L1 Illumination beam L2 Fluorescence L3 Infrared illumination light L4 Reflected infrared light

Claims (3)

観察用光束の波長と異なる波長の焦点位置検出用光束を試料に照射し、前記試料からの反射光に基づいて対物レンズの焦点位置を検出する焦点位置検出装置を備えた蛍光顕微鏡であって、
前記対物レンズと照明光学系からの照明光を前記対物レンズへ反射する蛍光観察用ダイクロイックミラーとの間の観察用光束の光路中に配設され、前記観察用光束を透過し、かつ、前記焦点位置検出装置からの前記焦点位置検出用光束を前記試料へと反射するとともに前記試料で反射された前記焦点位置検出用光束を前記焦点位置検出装置へと反射する光学部材を備えたことを特徴とする蛍光顕微鏡。
A fluorescence microscope including a focal position detection device that irradiates a sample with a focal position detection light beam having a wavelength different from the wavelength of the observation light beam, and detects a focal position of an objective lens based on reflected light from the sample,
Arranged in the optical path of the observation light beam between the objective lens and the illumination dichroic mirror that reflects the illumination light from the illumination optical system to the objective lens, and transmits the observation light beam, and the focus An optical member is provided that reflects the focal position detection light beam from the position detection device to the sample and reflects the focal position detection light beam reflected by the sample to the focus position detection device. Fluorescence microscope.
請求項1に記載の蛍光顕微鏡において、
前記光学部材は、前記観察用光束を含む特定波長域の光を透過し、前記焦点位置検出用光束を含み前記特定波長域とは異なる波長域の光を反射するダイクロイックミラーであることを特徴とする蛍光顕微鏡。
In the fluorescence microscope according to claim 1,
The optical member is a dichroic mirror that transmits light in a specific wavelength region including the observation light beam and reflects light in a wavelength region different from the specific wavelength region including the focal position detection light beam. Fluorescence microscope.
請求項2に記載の蛍光顕微鏡において、
前記光学部材の透過波長域は、前記蛍光観察用ダイクロイックミラーの透過波長域を含み、かつ、その透過波長域よりも広いことを特徴とする蛍光顕微鏡。
The fluorescence microscope according to claim 2,
The fluorescence microscope characterized in that a transmission wavelength range of the optical member includes a transmission wavelength range of the fluorescence observation dichroic mirror and is wider than the transmission wavelength range.
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