JP2008164841A - 共焦点レーザー走査型顕微鏡 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明では、試料を観察する観察用励起光を走査する為の第1の走査光学系と、試料の一部分を光刺激する刺激光を走査する為の第2の走査光学系とを備える共焦点レーザー走査型顕微鏡に、観察用励起光および刺激光を同時多点に反射できるマイクロミラーデバイスを備えた構成とする。
【選択図】図1A
Description
このためのレーザー走査顕微鏡として特許文献1では、第2の走査光学系を用いてレーザー光源から出力された刺激光を試料の任意の位置に照射しながら、第1の走査光学系を用いてレーザー光源から出力された観察用励起光を試料全体にわたり走査して試料からの蛍光を光電変換素子で検出する構成および走査方法を開示している。また、この特許文献1の構成および走査方法の他にも、光音響素子を利用して光を偏向させる方法、ガルバノミラーによって光を偏向させる方法、ニポウディスクと呼ばれるピンホール板を回転させることにより光を走査する方法などの共焦点レーザー走査型顕微鏡が実用化されている。
ここで、図7を参照して、試料18に照射された観察用励起光22と刺激光23において、第1の走査光学系1の2つのガルバノミラー14aを動作させて試料上で観察用励起光22を二次元走査し、さらに、同時に第2の走査光学系2の2つのガルバノミラー14bを動作させて試料上で刺激光23を二次元走査する従来の試料走査方法を以下に述べる。
図7に示される例に描かれる試料18において観察用励起光22を試料18に照射して試料全体を走査する場合では、まず、第1の走査光学系1のx座標方向に動く片方のガルバノミラー14aを動作させて、(x,y)=(1,1)から(x,y)=(20,1)まで走査することを行う。次に、(x,y)=(20,1)まで観察用励起光22が到達すると、第1走査光学系1のy座標方向に動く他方のガルバノミラー14aを動作させて(x,y)=(20,2)に観察用励起光22を走査し、ここでまた、x座標方向に動くガルバノミラー14aを動作させて、(x,y)=(20,2)から(x,y)=(1,2)まで走査する。そして、また第1走査光学系1のy座標方向に動くガルバノミラー14aを動作させて(x,y)=(1,3)に走査し、次々と図7における観察光の走査経過線22のように(x,y)=(1,10)まで観察光の走査を行う。
以上が、従来の主にガルバノミラーを用いた共焦点レーザー走査型顕微鏡の走査方法である。
まず、図8Aおよび図8Bの観察用励起光は、ダイクロイックミラー13bで反射され、対物レンズ17によって収斂光束に変換され、試料18のある深さLで集光する。観察用励起光によって励起された深さLの試料内蛍光物質から発した蛍光は、対物レンズ17で集められ、ダイクロイックミラー13bを通過しピンホール20に到達する。このとき、対物レンズ17の焦点とピンホール20を光学的に共役な位置に調節しておくと、焦点から発した蛍光はピンホールを通過することが出来て、光電変換素子21によって記録される。しかし、一方で、図8Bのように対物レンズ17の焦点面とは異なる深さMで試料から発した蛍光は、対物レンズ17で集められピンホール20に到達するが、ピンホール20によって遮断される。その理由は、深さMからの蛍光がピンホール面に達したときには非焦点像となってしまっているからである。
さらに、マイクロミラーデバイスは、対物レンズの焦点面と光学的に共役な位置に配置され、観察用励起光と刺激光は、対物レンズの瞳位置と光学的に共役な位置に配置された偏向素子によって走査されることが好ましい。
また、好ましくは、観察用励起光と刺激光をマイクロミラーデバイスを構成しているミラー素子ごとに切り替えるようにすると良い。
さらに、本発明では、複数の観察用励起光のスポットと複数の刺激光のスポットで試料面における複数の平行な直線上を同時に走査する共焦点レーザー走査型顕微鏡における光の走査方法を提供する。
[実施形態1]
以下では、本発明のマイクロミラーデバイスを備えた共焦点レーザー走査型顕微鏡の構成および原理を示す。
図2は、マイクロミラーデバイスにおいてミラー素子を基板上に二次元に配置した模式図である。
1,4・・・観察用の第1の走査光学系
2,5・・・刺激用の第2の走査光学系
3,6・・・検出光学系
11,101・・・観察光源
12・・・コリメータ
13a,13b,103・・・ダイクロイックミラー
14a,14b,107・・・ガルバノミラー
15,106,108・・・リレーレンズ
16,109・・・結像レンズ
17,110・・・対物レンズ
18,111・・・試料
19,112・・・刺激光源
20・・・ピンホール
21,115・・・光電変換素子
22,116・・・観察用励起光
23,117・・・刺激光
102,114・・・アナモフィックレンズ
104・・・ミラー
105・・・マイクロミラーデバイス
113・・・結像光学系
114・・・ラインセンサ
50・・・ミラー素子
51・・・マイクロミラー
52・・・基板
81・・・観察用励起光が照射されている1つのミラー部分
I,II・・・視線方向
L,M・・・試料内の深さ
X・・・刺激光によって反応を示す試料の部分
Claims (10)
- 試料を観察する観察用励起光を走査する為の第1の走査光学系と、
前記試料の一部分を光刺激する刺激光を走査する為の第2の走査光学系とを備える共焦点レーザー走査型顕微鏡において、
前記観察用励起光および前記刺激光を同時多点に反射できるマイクロミラーデバイスを備えることを特徴とする共焦点レーザー走査型顕微鏡。 - 前記第1の走査光学系からの前記観察用励起光は、前記第1の走査光学系に対応するアナモフィックレンズによって前記マイクロミラーデバイス上に集光され、
前記第2の走査光学系からの前記刺激光は、前記第2の走査光学系に対応するアナモフィックレンズによって前記マイクロミラーデバイス上に集光され、
前記観察用励起光および前記刺激光の集光領域が、前記マイクロミラーデバイスの直線上に集光することを特徴とする請求項1に記載の共焦点レーザー走査型顕微鏡。 - 前記集光領域は前記マイクロミラーデバイスのミラー素子配列構造の部分列に一致することを特徴とする請求項2に記載の共焦点レーザー走査型顕微鏡。
- 前記マイクロミラーデバイスは、対物レンズの焦点面と光学的に共役な位置に配置され、
前記観察用励起光と前記刺激光は、前記対物レンズの瞳位置と光学的に共役な位置に配置された偏向素子によって走査されることを特徴とする請求項2あるいは請求項3に記載の共焦点レーザー走査型顕微鏡。 - 前記観察用励起光と前記刺激光の前記マイクロミラーデバイス上での前記集光領域は、前記偏向素子による走査方向と直交すること特徴とする請求項4に記載の共焦点レーザー走査型顕微鏡。
- 前記観察用励起光と前記刺激光を前記マイクロミラーデバイスを構成しているミラー素子ごとに切り替えることを特徴とする請求項1から請求項5の何れかに記載の共焦点レーザー走査型顕微鏡。
- 前記第1の走査光学系にダイクロイックミラーを配置し、前記マイクロミラーデバイスと光学的に共役な位置にラインセンサを配置することによって蛍光を検出することを特徴とする請求項1から請求項6の何れかに記載の共焦点レーザー走査型顕微鏡。
- 前記第1の走査光学系にダイクロイックミラーを配置し、リレーレンズによって作られる瞳位置に偏向素子を配置し、前記マイクロミラーデバイス上での前記観察用励起光の集光領域と直交する方向に走査することによって、2次元検出器に光を導くことを特徴とする請求項1から請求項6の何れかに記載の共焦点レーザー走査型顕微鏡。
- 共焦点レーザー走査型顕微鏡における光の走査方法であって、
複数の観察用励起光のスポットで試料面における複数の平行な直線上を同時に走査することを特徴とする走査方法。 - 共焦点レーザー走査型顕微鏡における光の走査方法であって、
複数の観察用励起光のスポットと複数の刺激光のスポットで試料面における複数の平行な直線上を同時に走査することを特徴とする走査方法。
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