JP2008513810A - 顕微鏡系およびこれを用いた方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Quantum Electronics 23, 59-64 (1987))。入力パルスを一定の非ゼロ入射角度で散乱面に配向すると、対物レンズ機構(結像面)の焦点面が、X軸に沿って延びる可動照射線により照射される(散乱面はY軸に沿って伸び、光軸OAはZ軸とする)。
増倍管で測定される。CCDにより検出された照射領域の画像は、励起パルスのガウス形状が起因する信号強度の測定結果を正規化するために用いられる。FWHMの測定結果は約4.5μmであり、線走査TPEF顕微鏡法で得られる結果と比較可能である(Brakenhoff, G. J., Squier, J., Norris, T., Bliton, A. C., Wade, M. H., Athey, B., Real-time two-photon confocal microscopy using a femtosecond, amplified, Ti:Sapphire system, J. Microscopy 181, 253-259 (1995))。深度応答における非対称性は、上述のとおり、格子20の位置が第1の望遠鏡レンズ23Bの焦点から若干ずれることに起因する。励起パルスの幅が大きいため、色収差は焦点深度曲線(オーダー1μm)にスミアリングを生じさせる。
Claims (37)
- 多光子顕微鏡において用いられる光学系であって、
結像レンズ機構とパルスマニピュレータ機構とを有し、
前記パルスマニピュレータ機構は、イニシャル分布を有する入力パルスの光路に設けられ、入射する入力パルスの光成分の軌跡に作用し、これら光成分が異なる光路に沿って前記結像レンズ機構の光軸に向かうよう構成されている時間的パルスマニピュレータユニットを有し、前記時間的パルス光マニピュレータユニットは、前記結像レンズ機構の前焦点面に設けられることにより、結像面における入力パルス分布の復帰を可能にすることを特徴とする光学系。 - 前記時間的パルスマニピュレータユニットは、前記結像レンズ機構の前記光軸に垂直に伸びる散乱面を限定するよう構成されており、前記散乱面は前記入力パルスの光成分の軌跡に作用することにより、前記面の下流点で単一入力パルスの幅に作用する請求項1記載の光学系。
- 前記時間的パルスマニピュレータユニットは、前記結像レンズ機構の前記光軸に垂直に延びるパターン面を限定するよう構成されている請求項1記載の光学系。
- 前記パターン面は光散乱面である請求項3記載の光学系。
- 前記パターン面は板状構造を有する請求項3記載の光学系。
- 前記板状構造は、前記入力パルスのスペクトル領域に亘って実質的に透明であり、前記光学系は、前記板の対面を前記入力パルスに露出させるよう構成されている請求項5記載の光学系。
- 前記パターン面は反射性であり、前記光学系は前記パターン面を前記入力パルスに直接露出させるよう構成されている請求項3記載の光学系。
- 前記パターン面は、この面に入射する光に対し実質的に指向性散乱を行い、前記入力パルスの前記散乱した光成分を、前記結像レンズ機構の前記光軸に実質的に向けるよう構成されている請求項3記載の光学系。
- 前記パターン面は、回折格子構造を有する面である請求項3記載の光学系。
- 前記回折格子は、単一回折オーダーを限定するよう構成されている請求項9記載の光学系。
- 前記入力パルスが前記時間的パルスマニピュレータユニットに直入射することを可能にするよう構成されている請求項1記載の光学系。
- 前記時間的パルスマニピュレータユニットへの前記入力パルスの特定の非ゼロ入射角度での入射を可能にするよう構成されている請求項1記載の光学系。
- 前記パルスマニピュレータ機構は、空間的パルスマニピュレータユニットを有する請求項1記載の光学系。
- 前記空間的パルスマニピュレータユニットは、前記時間的パルスマニピュレータに向けて伝搬する入力パルスの光路に設けられ、前記時間的パルスマニピュレータに平行な第1の軸に沿って延びる1本の線形に前記入力パルスを集束するよう構成されている請求項13記載の光学系。
- 前記パルスマニピュレータ機構は、空間的パルスマニピュレータユニットを有する請求項12記載の光学系。
- 前記空間的パルスマニピュレータユニットは、前記光学面に垂直な第1の軸に沿って延びる時間的パルスマニピュレータユニットの散乱面に向けて伝搬する入力パルスの光路に設けられている請求項15記載の光学系。
- 前記空間的パルスマニピュレータユニットは、前記パターン面に沿って前記入力パルスを変位しつつ、前記入力パルスを空間的に整形し線画像を作製するよう構成されている請求項16記載の光学系。
- 前記空間的パルスマニピュレータユニットは、スキャナとアナモフィック光学系とを有する構成、又は回転ミラーと円筒形レンズとを有する構成のいずれかを有する請求項17記載の光学系。
- 前記時間的パルスマニピュレータユニットは、前記入力パルスの時間的集束を行うよう構成されており、空間的パルスマニピュレータユニットは、1本の空間軸に沿って前記入力パルスの空間的集束を行うよう構成されている請求項16記載の光学系。
- 前記結像レンズ機構は、高拡大望遠鏡系としての構成を有する請求項1記載の光学系。
- 前記結像レンズ機構は、アクロマートレンズと、入力パルスが前記光学系を伝搬する方向を基準にして前記アクロマートレンズの下流に位置する対物レンズとを有する請求項20記載の光学系。
- 結像レンズ機構と光散乱面とを有する多光子顕微鏡において用いられる光学系であって、
前記光散乱面が特定のイニシャル分布を有する単一パルスの光路に設けられることにより、前記面の下流点で入力パルス幅に作用し、またその前焦点面において前記結像レンズ機構の光軸に垂直に配置されることにより、前記結像レンズ機構の回折限界点よりもオーダーの大きい領域を照射する、前記イニシャル分布を有する照射パルスを結像面に形成することを特徴とする光学系。 - 試料の多光子照射において用いられる光学系であって、
前記光学系は、結像レンズ機構と、前記結像レンズ機構の光軸に垂直な前記結像レンズ機構の前焦点面に設けられる光散乱面とを有し、前記光散乱面は、単一入力パルスの時間的集束を可能にする時間的パルスマニピュレータとして機能することを特徴とする光学系。 - 試料の多光子照射において用いられる光学系であって、
結像レンズ機構とパルスマニピュレータ機構とを有し、
前記パルスマニピュレータ機構は、前記結像レンズ機構の前焦点面に設けられ、前記結像レンズ機構の光軸に垂直な第1の軸に沿って伸びる、入力パルスの時間的集束を可能にする時間的パルスマニピュレータと、前記時間的パルスマニピュレータに向けて伝搬する入力パルスの光路に設けられ、前記第1の軸に沿って伸びる1本の線形に前記入力パルスを集束するよう構成されている空間的パルスマニピュレータとを有することを特徴とする光学系。 - 所定のイニシャル分布を有する短パルスを生成可能な光源体と、光検出体と、結像レンズ機構と、前記結像レンズ機構の光軸に垂直な前記結像レンズ機構の前焦点面に設けられる光散乱面とを有する光学系とからなり、これにより前記光散乱面は、前記入力パルスの時間的集束を可能にする時間的パルスマニピュレータとして機能することを特徴とする多光子顕微鏡。
- 所定のイニシャル分布を有する短パルスを生成可能な光源体と、光検出体と、結像レンズ機構とパルスマニピュレータ機構とを有する光学系とからなる多光子顕微鏡であって、
前記パルスマニピュレータ機構は、前記結像レンズ機構の前焦点面に、前記結像レンズ機構の光軸に垂直に配置されている時間的パルスマニピュレータを有し、
前記時間的パルスマニピュレータは、その下流点でパルス幅を増大するために、前記入力パルスの光成分の軌跡に作用するよう構成されていることにより、イニシャルパルスの分布に復帰した分布を有し、前記結像レンズ機構の回折限界点より極めて大きい断面積を有する照射パルスを結像面に形成することを特徴とする多光子顕微鏡。 - 所定のイニシャル分布を有する短パルスを生成可能な光源体と、光検出体と、結像レンズ機構とパルスマニピュレータ機構とを有する光学系とからなる多光子顕微鏡であって、
前記パルスマニピュレータ機構は、結像レンズ機構の前焦点面に、前記結像レンズ機構の光軸に垂直に配置され、前記イニシャル入力パルスが特定の非ゼロ入射角度で入射するよう前記イニシャル入力パルスに対して配向された前記時間的パルスマニピュレータユニットを有し、前記時間的パルスマニピュレータユニットは、前記入力パルスの光成分の軌跡に作用するよう構成されていることにより、前記時間的パルスマニピュレータの下流点でパルス幅に作用し、イニシャルパルスの分布に復帰した分布を有し、前記結像面に沿って移動する照射パルスを前記結像面に形成することにより、前記結像レンズ機構の回折限界点より極めて大きい領域を照射することを特徴とする多光子顕微鏡。 - 所定のイニシャル分布を有する短パルスを生成可能な光源体と、光検出体と、結像レンズ機構とパルスマニピュレータ機構とを有する光学系とからなる多光子顕微鏡であって、
前記パルスマニピュレータ機構は、前記結像レンズ機構の前焦点面に設けられ、前記結像レンズ機構の光軸に垂直な第1の軸に沿って伸びる、入力パルスの時間的集束を可能にする時間的パルスマニピュレータと、前記時間的パルスマニピュレータに向かって伝搬する入力パルスの光路に設けられ、前記第1の軸に沿って伸びる1本の線形に前記入力パルスを集束するよう構成されている空間的パルスマニピュレータとを有することを特徴とする多光子顕微鏡。 - 所定のイニシャル分布および所定の強度を有する短パルスを生成可能な光源体と、結像レンズ機構とパルスマニピュレータ機構とを有する光学系とからなる、材料の光学特性に変化をもたらす多光子材料加工系であって、
前記パルスマニピュレータ機構は、イニシャル分布を有する単一入力パルスの光路に設けられ、入射する入力パルスの光成分が異なる光路に沿って前記結像レンズ機構の光軸に向かうよう、これら光成分の軌跡に作用するよう構成されている時間的パルスマニピュレータユニットを有し、前記時間的パルス光マニピュレータユニットは、前記結像レンズ機構の前焦点面に設けられることにより、結像面における入力パルス分布の復帰を可能にすることを特徴とする多光子材料加工系。 - 所定のイニシャル分布および所定の強度を有する短パルスを生成可能な光源体と、結像レンズ機構と、前記結像レンズ機構の光軸に垂直な結像レンズ機構の前焦点面に設けられる光散乱面とを有する光学系とからなる、材料の光学特性に変化をもたらす多光子材料加工系であって、
これにより前記光散乱面は、前記入力パルスの時間的集束を可能にする時間的パルスマニピュレータとして機能することを特徴とする多光子材料加工系。 - 所定のイニシャル分布および所定の強度を有する短パルスを生成可能な光源体と、結像レンズ機構とパルスマニピュレータ機構とを有する光学系とからなる、材料の光学特性に変化をもたらす多光子材料加工系であって、
前記パルスマニピュレータ機構は、前記結像レンズ機構の前焦点面に設けられ、前記結像レンズ機構の光軸に垂直な第1の軸に沿って伸びる、入力パルスの時間的集束を可能にする時間的パルスマニピュレータと、前記時間的パルスマニピュレータに向けて伝搬する入力パルスの光路に設けられ、前記第1の軸に沿って伸びる1本の線形に前記入力パルスを集束するよう構成されている空間的パルスマニピュレータとを有することを特徴とする多光子材料加工系。 - 多光子顕微鏡による試料の結像方法であって、
結像レンズ機構の前焦点面に設けられ、結像レンズ機構の光軸に垂直に伸びる散乱面に、所定のイニシャル幅を有する単一入力パルスを入射することにより、前記試料に向けたパルス伝搬を基準にして前記面の下流点でパルス幅に作用する工程と、結像面におけるイニシャルパルス幅の復帰を可能にすることにより、前記単一入力パルスで前記結像レンズ機構の回折限界点より極めて大きい結像面の領域を照射する工程とを有することを特徴とする結像方法。 - 多光子放射による試料の照射方法であって、
所定のイニシャル幅を有する単一入力パルスを、結像レンズ機構の前焦点面に前記結像レンズ機構の光軸に垂直に設けられた散乱面に、特定の非ゼロ入射角度で入射することにより、試料の結像面での入力パルスの時間的集束に作用する工程を有することを特徴とする照射方法。 - 多光子放射による試料の照射方法であって、
所定のイニシャル幅を有する入力パルスを生成する工程と、
結像レンズ機構の前焦点面に設けられ、結像レンズ機構の光軸に垂直な第1の軸に沿って延びる光散乱を、1本の線に整形された単一入力パルスにより走査する工程と、
パルスが前記結像レンズ機構を伝搬することにより、試料の結像面での入力パルスの時間的集束を有効にし、かつ、前記第1の軸に沿った結像面での入力パルスの空間的集束を有効にする工程とを有することを特徴とする照射方法。 - 多光子顕微鏡による試料の結像方法であって、
結像レンズ機構の前焦点面に設けられ、結像レンズ機構の光軸に垂直に沿って延びる光散乱面に、所定のイニシャル幅を有する単一入力パルスを通過させることにより、前記試料に向けたパルス伝搬を基準にして前記面の下流点でパルス幅に作用する工程と、
結像面におけるイニシャルパルス幅の復帰を可能にすることにより、前記結像レンズ機構の回折限界点より極めて大きい結像面の領域を照射する工程とを有することを特徴とする結像方法。 - 多光子顕微鏡による試料の結像方法であって、
前記結像レンズ機構の前焦点面に設けられ、前記結像レンズ機構の光軸に垂直に伸びる散乱面に、所定のイニシャル幅を有する単一入力パルスを入射することにより、試料に向けたパルス伝搬を基準にして前記面の下流点でパルス幅に作用する工程と、
結像面におけるイニシャルパルス幅の復帰を可能にすることにより、単一入力パルスで結像レンズ機構の回折限界点より極めて大きい結像面の領域を照射する工程とを有することを特徴とする結像方法。 - 試料の多光子材料加工法であって、
所定のイニシャルパルス幅および所定の強度を有する入力パルスを生成する工程と、
前記結像レンズ機構の前焦点面に前記結像レンズ機構の光軸に垂直に設けられた散乱面に、単一入力パルスを通過させることにより、前記結像レンズ機構の回折限界点より極めてオーダーの大きい、パルスが集束する照射領域に沿って、試料の結像面における入力パルスの時間的集束を有効にする工程を有することを特徴とする多光子材料加工法。
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