JP2007298658A

JP2007298658A - 共焦点顕微鏡

Info

Publication number: JP2007298658A
Application number: JP2006125442A
Authority: JP
Inventors: Motohito Takatani; 元人高谷; Akinori Akitani; 昭典顕谷; Tatsuo Nakada; 竜男中田
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2006-04-28
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2007-11-15

Abstract

【課題】音響光学素子の非回折光の漏れ光を低減し、出射光の周波数選択ならびに光強度調節の精度向上を図ること。
【解決手段】音響光学素子２を備える共焦点顕微鏡において、音響光学素子２における光の入射面および出射面ならびに該音響光学素子２に振動を与えるトランスデューサ３が取り付けられている取付面以外の全ての外周面に吸音材４が取り付けられた共焦点顕微鏡を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、共焦点顕微鏡に関し、特に、レーザ光の波長選択および光強度調節を音響光学素子により行う共焦点顕微鏡に関するものである。

従来、音響光学素子を備える共焦点顕微鏡が知られている（例えば、特許文献１参照）。この共焦点顕微鏡においては、音響光学素子により、光源から出射されたレーザ光の光強度の調節や、また、光源から出射された複数の波長のレーザ光の中から任意の波長の光を選択的に透過させる波長選択を行っている。音響光学素子により光強度の調節を行う場合には、音響光学素子に与える振動の振幅を変化させることにより、任意の量の回折光を顕微鏡の光路へと導くこととしている。また、音響光学素子により波長の選択を行う場合には、音響光学素子に与える振動の周波数を変化させることにより、任意波長の光の回折光のみを顕微鏡の光路へと導くこととしている。
特開２０００−３５４００号公報

しかしながら、上述した従来の共焦点顕微鏡においては、例えば、図５から図７に示すように、顕微鏡の光路Ｃに非回折光の漏れ光が混入してしまうことから、以下のような問題が生じていた。
例えば、上述した光強度の調節を行う場合には、漏れ光の影響により、光強度の調整精度が低下するという不都合が生じる。特に、光を全て遮断したい場合でも、非回折光の漏れ光が顕微鏡の光路に混入してしまうことから、全ての光を遮断することができないという問題があった。

また、例えば、上述した波長選択を行う場合には、顕微鏡の光路に、意図していない他波長の光の非回折光の漏れ光が混入してしまうことから、意図してない他波長の光が標本に照射されることとなり、所望の観察結果を得ることができないという問題があった。
更に、音響光学素子の回折光を顕微鏡の光路に配置された大口径のレンズに導くような場合、非回折光の漏れ光が口径内の一部に混入することで、局所的に光強度が大きくなり、照明ムラが発生するという問題があった。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、音響光学素子における非回折光の漏れ光を低減することにより、音響光学素子における光の波長選択ならびに光強度調節の精度向上を図ることのできる共焦点顕微鏡を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、音響光学素子を備える共焦点顕微鏡において、前記音響光学素子における光の入射面および出射面ならびに該音響光学素子に振動を与える振動供給手段が取り付けられている取付面以外の全ての外周面に、吸音材が取り付けられている共焦点顕微鏡を提供する。

本発明によれば、音響光学素子の入射面から入射された光は、音響光学素子内を伝搬することにより回折を繰り返し行うことで、波長選択や光強度調節がなされ、所望の波長および光強度の光が出射面から出射されることとなる。この場合において、音響光学素子の入射面、出射面、および取付面以外の全ての外周面には、吸音材が取り付けられているので、音響光学素子内部で生ずる不要な光学回折を吸収することが可能となる。これにより、非回折光のノイズ成分である漏れ光を低減させることができる。

本発明によれば、音響光学素子における非回折光の漏れ光を低減することが可能となるので、音響光学素子における光の波長選択ならびに光強度調節の精度向上を図ることができるという効果を奏する。

以下、本発明の一実施形態に係る共焦点顕微鏡について、図を参照して説明する。
本実施形態に係る共焦点顕微鏡は、レーザ走査型共焦点顕微鏡である。

本実施形態に係る共焦点顕微鏡は、図１に示されるように、レーザ光を発生するレーザ光発生部２０と、レーザ光を集光してステージ１９上の標本１８に照射する一方、レーザ光を標本１８に照射することにより、標本１８内の蛍光物質が励起されて発生した蛍光Ｆを集光する対物レンズ１７と、該対物レンズ１７により集光された蛍光Ｆを検出する光検出器３０とを備えている。

レーザ光発生部２０は、互いに異なる波長のレーザ光を出射する複数のレーザ光源１ａ、１ｂと、レーザ光源１ａ、１ｂから発せられたレーザ光を合波する合波光学系４０と、合波後のレーザ光の光強度を調節するとともに、波長選択を行う音響光学素子２と、音響光学素子２の出射面に取り付けられ、出射面から出射されたレーザ光をレンズ７に導く光ファイバ６と、レンズ７を透過した光を光軸に交差する方向に２次元的に走査するスキャナ１３とを備えている。図中、符号１４はリレーレンズ、符号１５はミラー、符号１６は結像レンズである。

また、レーザ光発生部２０のレンズ７とスキャナ１３との間には、標本１８において発生し、対物レンズ５により集光され、結像レンズ１６、ミラー１５、リレーレンズ１４およびスキャナ１３を経由して戻る蛍光Ｆをレーザ光から分岐して光検出器３０に向かわせるダイクロイックミラー８が備えられている。
光検出器３０は、測光フィルタ９、レンズ１０、共焦点ピンホール１１及び光電変換素子１２を備えて構成される。光電変換素子１２は、Ａ／Ｄ変換器（図示せず）を介して制御装置（図示せず）に接続されている。制御装置は、スキャナ８によるレーザ光の標本Ｐ上における走査位置情報と、光検出器３０により検出された蛍光Ｆの光強度情報とに基づいて、２次元的な蛍光画像を構築し、モニタ（図示せず）に表示する。

上記音響光学素子２には、トランスデューサ（振動供給手段）３が取り付けられている。トランスデューサ３は、後述の制御部５からの電気信号に応じた振幅および周波数の振動を音響光学素子２に与えるようになっている。制御部５は、音響光学素子２から光ファイバ６に導くレーザ光の強度および波長に応じた電気信号を生成し、生成した電気信号をトランスデューサ３に供給する。なお、本実施形態に係る音響光学素子２の制御手法については、公知の手法と同様の手法を採用することが可能である。

上記音響光学素子２は、図２に示すように、合波光学系４０からのレーザ光が入射される入射面、音響光学素子２内を伝搬したレーザ光が出射される出射面、および上記トランスデューサ３が取り付けられている取付面を除く他の全ての外周面に、吸音材４が取り付けられている。この吸音材４は、上記外周面に密着した状態で取り付けられている。より具体的には、吸音材は、音響光学素子の外周面に蒸着形成されている。

次に、上記構成を備える本実施形態に係る共焦点顕微鏡の作用について図１から図３を参照して説明する。
図１において、光源１ａ、１ｂから出射された互いに異なる波長のレーザ光は、合波光学系４０により合波されて、音響光学素子２の入射面から音響光学素子２内へ入射する。音響光学素子２は、トランスデューサ３の作動により、光ファイバ６へ導くレーザ光の強度と波長とに応じて決定される振幅および周波数で振動しているので、この振動に応じた光学回折が音響光学素子内部で生じることとなる。これにより、所望の波長が選択されるとともに、光強度が調節されて、光ファイバ６へ導かれることとなる。

この場合において、音響光学素子４の入射面、出射面および取付面を除く全ての外周面には、吸音材が取り付けられているので、この吸音材により不要な光学回折が吸収されることとなる。これにより、非回折光のノイズ成分を低減させることが可能となるので、図２および図３に示すように、出射面に取り付けられた光ファイバ６の口径Ａ内に、非回折光Ｄの漏れ光Ｅが混入することを防止することができる。ここで、図３は、音響光学素子４の出射面を示した図である。

図１に戻り、音響光学素子２から光ファイバ６に導かれたレーザ光は、レンズ７を介してスキャナ１３に導かれることにより、光軸に交差する方向に２次元的に走査され、リレーレンズ１４、ミラー１５、結像レンズ１６および対物レンズ１７を介して標本１８の観察面に照射される。
標本１８には、レーザ光の波長によって励起される蛍光指示薬が予め導入されているため、観察面内でレーザ光が２次元的に走査されることにより、蛍光指示薬が励起されて蛍光Ｆを生じる。対物レンズ１７により捕らえられた蛍光Ｆは、結像レンズ１６、ミラー１５、リレーレンズ１４、およびスキャナ１３を介してダイクロイックミラー８へ導かれる。

ダイクロイックミラー８は、光源１ａ、１ｂからのレーザ光の波長より長い波長の光を反射する特性となっているため、上記蛍光Ｆはダイクロイックミラー８により反射され、光検出器３０へ導かれる。

光検出器３０において、蛍光Ｆは、測光フィルタ９により特定の波長の光が選択透過され、さらにレンズ１０、共焦点ピンホール１１により観察面からの光のみが選択されて、光電変換素子１２へ入射され、電気信号に変換される。光電変換素子１２の出力信号は、Ａ／Ｄ変換器へ導かれてディジタル信号に変換され、制御装置に転送される。制御装置では、このディジタル信号に基づいて２次元的な蛍光画像が構築され、モニタに表示される。これにより、モニタには、観察面における蛍光画像が表示されることとなる。

以上説明したように、本実施形態に係る共焦点顕微鏡によれば、音響光学素子２の入射面、出射面、および取付面を除いた全ての外周面には、吸音材が取り付けられているので、この吸音材により不要な光学回折が吸収されることとなる。これにより、非回折光のノイズ成分を低減させることが可能となるので、出射面に取り付けられた光ファイバ６に、非回折光の漏れ光が混入することを防止することができる。この結果、光の周波数選択ならびに強度調節の精度向上を図ることができる。

なお、本実施形態においては、複数のレーザ光源を備えることとしたが、これに代えて、図４に示すように、単一のレーザ光源１を備えることとしても良い。また、レーザ光源１に代えて、複数の波長の光を発するハロゲンランプ等を用いることとしても良い。
また、上記実施形態においては、レーザ光発生部２０を標本１８の観察用にのみ用いることとしたが、標本１８に光刺激を与える光刺激用の光学系として用いることとしても良い。あるいは、上述したレーザ光源発生部２０に加えて、光刺激を与えるための１以上の光学系を更に設けることとしても良い。この場合において、光刺激用の光学系に音響光学素子を採用する場合には、この音響光学素子についても、入射面、出射面、および取付面以外の全ての外周面に吸音材を取り付けることとしても良い。

本発明の一実施形態に係る共焦点顕微鏡を示す全体構成図である。本実施形態に係る音響光学素子を示した図である。図２に示した音響光学素子の出射面における回折光と非回折光の状態を示した図である。光源を単一のレーザ光源とした場合の共焦点顕微鏡を示す全体構成図である。従来の音響光学素子における回折光、非回折光、および非回折光の漏れ光の状態を示す説明図である。従来の音響光学素子における回折光、非回折光、および非回折光の漏れ光の状態を示す説明図である。従来の音響光学素子における回折光、非回折光、および非回折光の漏れ光の状態を示す説明図である。

符号の説明

Ａ光ファイバの口径
Ｂ回折光
Ｄ非回折光
Ｅ非回折光の漏れ光
Ｆ蛍光
１、１ａ、１ｂレーザ光源
２音響光学素子
３トランスデューサ
４吸音材
５制御部
６光ファイバ
１３スキャナ
１７対物レンズ
１８標本
２０レーザ光発生部
３０光検出器

Claims

音響光学素子を備える共焦点顕微鏡において、
前記音響光学素子における光の入射面および出射面ならびに該音響光学素子に振動を与える振動供給手段が取り付けられている取付面以外の全ての外周面に吸音材が取り付けられている共焦点顕微鏡。