JP2009036978A

JP2009036978A - コンフォーカル顕微鏡

Info

Publication number: JP2009036978A
Application number: JP2007200990A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Yoshizawa; 聡吉沢
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2007-08-01
Filing date: 2007-08-01
Publication date: 2009-02-19

Abstract

【課題】ビームスプリッタの交換の度に使用者が検出側集光レンズのチルト調整機構を操作することなく、蛍光の光軸と検出側ピンホールとのずれを補正することができるコンフォーカル顕微鏡を提供すること。
【解決手段】光源と、前記光源から出射された光を波長選択手段を介して標本に集光する照明光学系と、前記標本からの光を前記波長選択手段を介して集光する集光光学系と、前記集光光学系の集光位置に配置されたピンホール板とを備えたコンフォーカル顕微鏡であって、前記ピンホール板の前に配置された集光レンズの光軸に対する傾斜角度を調整する調整機構と、前記波長選択手段の交換に伴って調整が必要となる前記傾斜角度に関する情報を前記波長手段ごとに記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記傾斜角度に関する情報に基づいて、前記調整機構を駆動する駆動手段とを備えたコンフォーカル顕微鏡。
【選択図】図１

Description

本発明は、励起光と蛍光を分離するビームスプリッタを交換可能に配置した蛍光観察用コンフォーカル顕微鏡に関する。

従来、この種の蛍光観察用コンフォーカル顕微鏡では、励起光と蛍光の波長の組み合わせを観察対象に合せて選択するために、異なる分光特性を持つ複数のビームスプリッタを準備し、使用者が適宜選択しコンフォーカル顕微鏡に組み込んで使用していた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２６７９３３号公報

従来のコンフォーカル顕微鏡に用いられるこのビームスプリッタは、平行平板ガラスに蒸着膜を施した光学フィルターを使用することが一般的である。

しかしながら、個々のビームスプリッタ毎に平行平板ガラス素材の平行度が公差範囲内でばらつくことにより透過光を光軸に対して平行に維持することができず、試料から射出した蛍光の光軸が検出側ピンホール中心からずれるため、検出光の光量が減少するという問題があり、この問題に対応するために、従来のこの種の装置では検出側集光レンズを光軸に対して傾斜調節を行うためのチルト調整機構を設け、ビームスプリッタの交換の度に使用者がこのチルト調整機構を操作し、ビームスプリッタからの射出光の検出側ピンホール中心からの光軸のズレを補正するという煩雑な作業が必要であった。

本発明は、上記課題に鑑みて行われたものであり、ビームスプリッタの交換の度に使用者が検出側集光レンズのチルト調整機構を操作することなく、蛍光の光軸と検出側ピンホール中心とのずれを補正することができるコンフォーカル顕微鏡を提供するものである。

上記課題を解決するため、本発明は、光源と、前記光源から出射された光を波長選択手段を介して標本に集光する照明光学系と、前記標本からの光を前記波長選択手段を介して集光する集光光学系と、前記集光光学系の集光位置に配置されたピンホール板とを備えたコンフォーカル顕微鏡であって、前記ピンホール板の前に配置された集光レンズの光軸に対する傾斜角度を調整する調整機構と、前記波長選択手段の交換に伴って調整が必要となる前記傾斜角度に関する情報を前記波長手段ごとに記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記傾斜角度に関する情報に基づいて、前記調整機構を駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とするコンフォーカル顕微鏡を提供する。

本発明によれば、ビームスプリッタの交換の度に使用者が検出側集光レンズのチルト調整機構を操作することなく、蛍光の光軸と検出側ピンホール中心とのずれを補正することができるコンフォーカル顕微鏡を提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態にかかるコンフォーカル顕微鏡について図面を参照しつつ説明する。

図１は、実施の形態にかかるコンフォーカル顕微鏡の概略構成図を示す。図２は、集光レンズを駆動するチルトアクチュエータの制御ブロック図を示す。図３は、ビームスプリッタの識別手段の一例を示す。

図１において、レーザ光源１から射出した光は、光源側集光レンズ２で集光され、光源側共焦点ピンホール３でスポット状に絞られ、光源側コリメートレンズ４で平行光に形成され、ビームスプリッタ５で反射され、スキャナ６のスキャンミラーで二次元方向にスキャンされ、レンズ群７を経て標本８に照射される。なお、レンズ群７は、スキャンレンズ７ａ、第２対物レンズ７ｂ、対物レンズ７ｃから構成されている。

標本８に到達した光を励起光として標本８内で蛍光が発生し、発生した蛍光は励起光とは逆順でレンズ群７を戻り、スキャナ６でデスキャンされ、ビームスプリッタ５を透過し、検出側集光レンズ９で集光され検出側共焦点ピンホール１０を透過し検出器１１で検出され、不図示のメモリに記憶される。一枚の画像が記憶された後、画像処理回路で処理され、モニターに表示され観察者に観察される。

検出側集光レンズ９はＸ方向(図示した矢印の方向)およびＹ方向(光軸Ｉに垂直かつ紙面に平行な回転軸を中心とした回転方向)に傾斜可能に設置され、Ｘチルトアクチュエータ１２およびＹチルトアクチュエータ１３によりそれぞれ独立にチルト調整を行うことができる構成である。なお、アクチュエータ１２、１３には、位置制御可能なステッピングモーターを使用している。

ビームスプリッタ５はレーザ光源１の励起光の波長成分を反射し、標本８で発生した蛍光を透過する透過/反射特性をもつ光学フィルターである。使用者は標本８の種類や観察の目的に応じて、透過/反射特性の異なる複数の光学フィルターのうちから適当な１種類を選択して光路中に組み込む。したがって、ビームスプリッタ５はコンフォーカル顕微鏡１００に対して着脱可能に設置されている。

ビームスプリッタ５は平行平板ガラスに蒸着膜を施した光学フィルターであるが、ガラス素材の平行度の公差により（入射面と出射面とが完全な平行面でないため）ビームスプリッタ５の透過光は光軸から角度をなして射出される。その結果検出側集光レンズ９を透過して集光された蛍光は検出側共焦点ピンホール１０の中心からずれた位置に投影される。そのため検出器１１に到達する光量が減少し、得られるコンフォーカル像の画質低下を招いてしまう。

本実施の形態にかかるコンフォーカル顕微鏡１００は、以下の手順により検出側集光レンズ９の光軸に対するチルト調整を行うことで、ビームスプリッタ５による結像位置のずれを補正することを可能にしている。

図２に示すブロック図において、前記透過/反射特性の異なる複数のビームスプリッタ５にはそれぞれの個体を識別するための識別コードが記録され、特定のビームスプリッタがコンフォーカル顕微鏡１００に設置されると、例えば、コンフォーカル顕微鏡１００内に設置された、図３に示す識別コード検出手段２１により識別コードが読み取られる。

図３に示す識別コード検出手段２１は、ビームスプリッタ５に設けられた３つの穴５ａ、５ｂ、５ｃを、本体から突出している３本のスイッチ５ａａ、５ｂｂ、５ｃｃで検出するように構成されてる。例えば、穴がある場合にはスイッチがＯＮとなり、穴がない場合にはスイッチがＯＦＦとなるように設定すると、３個の穴では二進法で８個のビームスプリッタ５を識別することが可能になる。図３に示す場合には、５ａａがＯＮ、５ｂｂがＯＦＦ、５ｃｃがＯＦＦとなり、二進法の（１００）を示す。なお、図３は、識別コード検出手段２１の一例であり、その他の検出手段を適宜使用することも可能である。

制御手段２２は識別コード検出手段２１で読み取られた識別コードにより設置されたビームスプリッタ５の種類を判別する。制御手段２２には記憶手段２３が接続されている。記憶手段２３には、予めビームスプリッタ５の識別コードに対応したＸチルトアクチュエータ１２およびＹチルトアクエータ１３の最適位置情報（補正量情報）が記憶されている。

最適位置情報の記憶は、コンフォーカル顕微鏡の調整工程において以下のように行う。

あるビームスプリッタ５を装着した状態で、Ｘチルトアクチュエータ１２およびＹチルトアクチュエータ１３をそれぞれ駆動し、検出器１１で得られる光量が最大になる位置を探し出し、そのときの位置情報を記憶手段２３に記憶する。この作業を全てのビームスプリッタについて繰り返して行う。

制御手段２２は検出された識別コードに対応したＸチルトアクチュエータ１２およびＹチルトアクチュエータ１３の制御位置情報を記憶手段２３より読み取り、駆動手段（ドライバ）２４に転送する。駆動手段２４は転送された最適位置情報（補正量情報）に基づいてＸチルトアクチュエータ１２およびＹチルトアクチュエータ１３をそれぞれ駆動し、検出側集光レンズのチルト調整が行われ、ビームスプリッタ５を透過した蛍光の光軸を共焦点側ピンホール中心に位置決めする。

以上述べたように、実施の形態にかかるコンフォーカル顕微鏡１００によれば、複数のビームスプリッタの中から蛍光観察に必要な励起波長を反射する特性を有するビームスプリッタを選択して、装置に装着した際、装置内に設けられた識別コード検出手段でビームスプリッタの識別コードが検出される。この検出結果に基づき、検出器側集光レンズのチルト調整を行うことにより蛍光の集光位置が共焦点ピンホールの中心にくるように補正することが可能になる。この結果、ビームスプリッタ５の交換による画質低下を良好にかつ自動的に補正するコンフォーカル顕微鏡１００を達成することが可能になる。また、上記の補正は、装置内で自動的に行われるため、使用者はチルト調整を行うという煩雑な作業を行う必要がない。

なお、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。

実施の形態にかかるコンフォーカル顕微鏡の概略構成図を示す。集光レンズを駆動するチルトアクチュエータの制御ブロック図を示す。ビームスプリッタの識別手段の一例を示す。

符号の説明

１レーザ光源
２光源側集光レンズ
３光源側共焦点ピンホール
４光源側コリメートレンズ
５ビームスプリッタ
６スキャナ
７レンズ群
８標本
９検出器側集光レンズ
１０検出器側共焦点ピンホール
１１光検出器
１２Ｘチルトアクチュエータ
１３Ｙチルトアクチュエータ
２１識別コード検出手段
２２制御手段
２３記憶手段
２４駆動手段（ドライバ）
１００コンフォーカル顕微鏡

Claims

光源と、
前記光源から出射された光を波長選択手段を介して標本に集光する照明光学系と、
前記標本からの光を前記波長選択手段を介して集光する集光光学系と、
前記集光光学系の集光位置に配置されたピンホール板とを備えたコンフォーカル顕微鏡であって、
前記ピンホール板の前に配置された集光レンズの光軸に対する傾斜角度を調整する調整機構と、
前記波長選択手段の交換に伴って調整が必要となる前記傾斜角度に関する情報を前記波長手段ごとに記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記傾斜角度に関する情報に基づいて、前記調整機構を駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とするコンフォーカル顕微鏡。
前記傾斜角度の調整は、前記光軸に直交する２つの軸を中心にそれぞれ独立に駆動可能であることを特徴とする請求項１に記載のコンフォーカル顕微鏡。
前記波長選択手段は、識別手段を備えることを特徴とする請求項１まはた２に記載のコンフォーカル顕微鏡。
前記傾斜角度に関する情報は、前記傾斜角度の調整量であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のコンフォーカル顕微鏡。