JP2013044702A - 分光ユニット及び走査型顕微鏡 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】走査型顕微鏡に用いられる分光ユニット140は、光を略平行光束にするコリメータ光学系141と、この略平行光束を複数の光束に分割する光路分割部148と、光路分割部148により分割された複数の光束を分光する分光素子である回折格子143(1431〜1433)と、この分光素子で分光された分光光を受光する受光器であって、分光光の波長分散方向と該波長分散方向に直交する方向に複数の受光素子が2次元状に配置された受光器145と、分光素子からの分光光を受光器145の受光素子面に結像させる集光光学系144と、を有する。
【選択図】図2
Description
但し、α:回折格子への入射角[°](回折格子の法線と蛍光とのなす角度)
β:回折格子からの射出角[°](回折格子の法線とm次回折光とのなす角度)
m:回折次数
N:1mm当たりの刻線本数(回折格子溝の本数)
λ:入射光の波長[nm]
まず、図2及び図3を用いて第1の実施形態に係る分光ユニット140の構成について説明する。なお、この第1の実施形態に係る分光ユニット140は、図1に示す分光システム1において、分光ユニット40をこの分光ユニット140に置き換えた構成で使用される。そのため、光源系10、共焦点ユニット20及び顕微鏡30を有する共焦点顕微鏡、並びに情報処理装置50の構成は、同一の符合を用いることにより詳細な説明は省略する。
次に、図5を用いて第2の実施形態に係る分光ユニット240の構成について説明する。この第2の実施形態に係る分光ユニット240は、図2及び図3に示した第1の実施形態に係る分光ユニット140の回転テーブル142及び回折格子143を、この第2の実施形態に係る分光ユニット240の回転テーブル242及び回折格子243に置き換えた構成で使用される。なお、図5は、第2の実施形態に係る分光ユニット240のうち、回転テーブル242及び回折格子243の部分だけを示している。具体的には、光路分割部148により分割された3つに光路のそれぞれに対して、図5(a)の紙面に直交する方向、図5(b)の紙面の上下方向に3段に並ぶ3枚の回折格子(図5(b)に示す回折格子243a,243b,243c)で構成している。すなわち、上段の第1の回折格子243aには、第2のダイクロイックミラー148bで反射された波長400〜520nmの光が入射し、中段の第2の回折格子243bには、第1及び第2のダイクロイックミラー148a,148bを透過した波長520〜640nmの光が入射し、下段の第3の回折格子243cには、第1のダイクロイックミラー148aで反射された波長640〜750nmの光が入射する。
第2の実施形態に係る分光システム230においては、光路分割部148を構成する第1及び第2のダイクロイックミラー148a,148bにより、3つの光路のそれぞれを通る光の波長帯域が異なるように分割した場合について説明したが、この第1及び第2のダイクロイックミラー148a,148bをハーフミラーで構成することも可能である。この場合、光ファイバ28を介して導入された信号光に含まれる波長帯域の光が同じ波長帯域のまま3つの光路に分割される。そのため、図5(b)の回転テーブル242a〜242cを回転させて、上段、中段及び下段の回折格子243a〜243cの刻線本数を異なるものとすることにより、同一の信号光の分光データを異なる波長分解能で(異なる波長レンジで)同時に取得することができる。例えば、図6(a)に示すように、粗い回折格子で400〜700nmまでの幅広いレンジを粗い波長分解能(例えば10nmピッチ)で観察しながら、図6(b)に示すように、この波長帯域の一部(490〜550nm)を、細かい回折格子で細かい波長分解能(例えば2nmピッチ)で観察することが可能である。
40,140,240 分光システム 41,141 コリメータ光学系
43,143,243 回折格子(分光素子)
243a 第1の回折格子 243b 第2の回折格子
243c 第3の回折格子 44,144 集光光学系
45,145 受光器 145a 第1の受光領域
145b 第2の受光領域 145c 第3の受光領域
148 光路分割部 148a 第1のダイクロイックミラー
148b 第2のダイクロイックミラー
Claims (13)
- 光を略平行光束にするコリメータ光学系と、
前記略平行光束を複数の光束に分割する光路分割部と、
前記光路分割部により分割された複数の前記光束を分光する分光素子と、
前記分光素子で分光された分光光を受光する受光器であって、前記分光光の波長分散方向と該波長分散方向に直交する方向に複数の受光素子が2次元状に配置された受光器と、
前記分光素子からの前記分光光を前記受光器の前記受光素子面に結像させる集光光学系と、を有することを特徴とする分光ユニット。 - 前記光路分割部は、ダイクロイックミラーを含み、該ダイクロイックミラーは、少なくとも2つの異なる波長帯域の前記光束に分割することを特徴とする請求項1に記載の分光ユニット。
- 前記光路分割部は、ハーフミラーを含み、該ハーフミラーは、少なくとも2つの同一の波長帯域の前記光束に分割することを特徴とする請求項1または2に記載の分光ユニット。
- 前記光路分割部により分割された複数の前記光束は、1つの同じ前記分光素子に入射することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の分光ユニット。
- 前記分光素子は、入射する前記光束の入射角度を変化可能に構成されてなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の分光ユニット。
- 前記分光素子は、少なくとも2枚以上で構成され、
前記光路分割部により分割された複数の前記光束のうち少なくとも2つは、異なる前記分光素子に入射することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の分光ユニット。 - 2枚以上で構成された前記分光素子のうち少なくとも2枚は、異なる波長分解能を有することを特徴とする請求項6に記載の分光ユニット。
- 2枚以上で構成された前記分光素子の各々は、入射する前記光束の入射角度をそれぞれ変化可能に構成されてなることを特徴とする請求項6または7に記載の分光ユニット。
- 前記受光器の前記受光素子はPMTであることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の分光ユニット。
- 前記受光器の前記受光素子はCCDであることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の分光ユニット。
- 前記分光素子は回折格子であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の分光ユニット。
- 前記分光素子はプリズムであることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の分光ユニット。
- 光源からの光を走査して対物レンズにより標本上に集光し、前記標本から出射した光を前記対物レンズで集光する顕微鏡と、
前記顕微鏡からの前記光を分光して検出する請求項1〜12のいずれか一項に記載の分光ユニットと、を有することを特徴とする走査型顕微鏡。
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