JP2014052532A - Nonlinear optical microscope - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonlinear optical microscope capable of performing focus adjustment of a laser beam rapidly without causing vibration.SOLUTION: A laser beam B emitted from a laser light source 2 passes through beam expanders 3 and 4 so as to be incident on a first KTN module 7, and passes through relay lenses 8 and 9 and a half wavelength plate 10 so as to be incident on a second KTN module 11. At this time, applied voltages to the first KTN module 7 and the second KTN module 11 are controlled, and condensation is performed by condenser lenses 13 and 17, so that focus adjustment in an optical axis direction is performed and a primary condensing point is moved to a position 61a or a position 61b. The laser beam B subjected to primary condensation passes through a tube lens 23, and then a focus position is adjusted to a position 62a or a position 62b by an objective lens 25 with a fixed position.

Description

本発明は、レーザー光源から出射されるレーザー光を対物レンズにより試料中に集光させて非線形光学現象を誘起させ、試料を観察する非線形光学顕微鏡に関するものである。   The present invention relates to a nonlinear optical microscope that observes a sample by condensing laser light emitted from a laser light source into a sample by an objective lens to induce a nonlinear optical phenomenon.

従来、この種の非線形光学顕微鏡では、電動モータや圧電素子を使用して、対物レンズや試料を載置するステージを移動させることで、焦点調節をしている。特許文献1に開示される顕微鏡装置では、演算回路により決定された駆動方向および駆動速度で電動モータを駆動して、対物レンズと標本面との相対位置を光軸方向へ移動することにより、焦点調節を行っている。   Conventionally, in this type of nonlinear optical microscope, an electric motor or a piezoelectric element is used to adjust the focus by moving an objective lens or a stage on which a sample is placed. In the microscope apparatus disclosed in Patent Document 1, an electric motor is driven at a driving direction and a driving speed determined by an arithmetic circuit, and the relative position between the objective lens and the sample surface is moved in the optical axis direction, thereby focusing. Adjustments are being made.

しかし、対物レンズやステージを機械的に移動させるこのような顕微鏡では、焦点調節を迅速に行えず、ライフサイエンス分野におけるミリ秒オーダーで起こる速い生体現象などを三次元的に捉えることは不可能であった。また、電動モータや圧電素子を使用して光軸方向にレーザー光を高速に走査する場合、振動が発生する。振動は顕微鏡装置や画像に影響を与える恐れがあり、極力低減させる必要がある。   However, with such a microscope that moves the objective lens and stage mechanically, it is impossible to quickly adjust the focus, and it is impossible to three-dimensionally capture fast biological phenomena that occur in the order of milliseconds in the life science field. there were. In addition, vibration is generated when laser light is scanned at high speed in the optical axis direction using an electric motor or a piezoelectric element. The vibration may affect the microscope apparatus and the image, and should be reduced as much as possible.

このため、従来、特許文献2に開示される液体変形レンズを用いた3次元共焦点顕微鏡や、特許文献3に開示される液晶レンズを用いた光ヘッド装置が提案されている。   For this reason, conventionally, a three-dimensional confocal microscope using a liquid deformable lens disclosed in Patent Document 2 and an optical head device using a liquid crystal lens disclosed in Patent Document 3 have been proposed.

特許文献2に開示される3次元共焦点顕微鏡は、表面張力型の可変焦点レンズを対物レンズの手前に備え、この可変焦点レンズによって対物レンズの光軸方向への走査が行われる。可変焦点レンズは、互いに混ざり合わない第1の液体(例えば油)と第2の液体(例えば水)とが、板と電極と支持台とで囲まれた箱内に充填されて構成されている。第1の液体と支持台との接触角θは電極への印加電圧に対応して変化し、この印加電圧を制御することで、可変焦点レンズの焦点距離が調節される。   The three-dimensional confocal microscope disclosed in Patent Document 2 includes a surface tension type variable focus lens in front of the objective lens, and the variable focus lens performs scanning in the optical axis direction of the objective lens. The variable focus lens is configured by filling a first liquid (for example, oil) and a second liquid (for example, water) that are not mixed with each other into a box surrounded by a plate, an electrode, and a support base. . The contact angle θ between the first liquid and the support base changes in accordance with the applied voltage to the electrode, and the focal length of the variable focus lens is adjusted by controlling this applied voltage.

また、特許文献3に開示される光ヘッド装置では、フレネルレンズ面と液晶層とを組合わせ、電界印加により液晶の配向を変化させ、フレネルレンズ面による回折効果の有無を切り替えて焦点距離を変化させる液晶レンズが用いられている。   In the optical head device disclosed in Patent Document 3, the Fresnel lens surface and the liquid crystal layer are combined, the orientation of the liquid crystal is changed by applying an electric field, and the focal length is changed by switching the presence or absence of the diffraction effect by the Fresnel lens surface. A liquid crystal lens is used.

特開2010−8630号公報JP 2010-8630 A 特開2004−317704号公報JP 2004-317704 A 特開2007−73088号公報JP 2007-73088 A

上記した従来の特許文献2に開示される液体変形レンズを用いた3次元共焦点顕微鏡は、特許文献1に開示される対物レンズを機械的に移動させる顕微鏡装置よりも、高速に焦点距離を変化させることは出来るが、それでも速度限界は50Hz程度である。従って、ライフサイエンス分野における速い生体現象を三次元的にリアルタイムに捉えることは、困難である。   The above three-dimensional confocal microscope using the liquid deformable lens disclosed in Patent Document 2 changes the focal length at a higher speed than the microscope apparatus that mechanically moves the objective lens disclosed in Patent Document 1. However, the speed limit is still about 50 Hz. Therefore, it is difficult to capture fast biological phenomena in the life science field in three dimensions in real time.

また、上記従来の特許文献3に開示される光ヘッド装置に用いられる液晶レンズは、非線形光学顕微鏡に用いられるものではないが、非線形光学顕微鏡に適用したとしても、速度限界が数10〜100Hzであり、ライフサイエンス分野における速い生体現象を三次元的にリアルタイムに捉えることは、やはり困難である。   Further, the liquid crystal lens used in the conventional optical head device disclosed in Patent Document 3 is not used for a nonlinear optical microscope, but even when applied to a nonlinear optical microscope, the speed limit is several tens to 100 Hz. It is still difficult to capture fast biological phenomena in the life science field in three dimensions in real time.

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
レーザー光源から出射されるレーザー光を対物レンズにより試料中に集光させて非線形光学現象を誘起させ、この非線形光学現象によって生じる光を検出して試料を観察する非線形光学顕微鏡において、
印加電圧に応じて素子内部の屈折率が変化する電気光学(EO)効果を呈する電気光学素子内にレーザー光を通過させ、印加電圧を制御することで、レーザー光が試料中に集光する光軸方向の位置を可変させることを特徴とする。
The present invention has been made to solve such problems,
In a non-linear optical microscope in which a laser beam emitted from a laser light source is focused on a sample by an objective lens to induce a non-linear optical phenomenon, the light generated by this non-linear optical phenomenon is detected and the sample is observed,
Light that condenses laser light in a sample by allowing laser light to pass through an electro-optic element that exhibits an electro-optic (EO) effect in which the refractive index inside the element changes according to the applied voltage and controlling the applied voltage. The axial position is variable.

電気光学素子における電気光学効果による屈折率変化は、電圧を印加することで結晶内に生じる電磁場に由来するものであるため、液体レンズにおける液体を移動させる速度や、液晶レンズにおける液晶の配向を変化させる速度よりも、極めて速く起こる。このため、レーザー光源から出射されるレーザー光を電気光学素子内を通過させる本構成によれば、電気光学素子への印加電圧を制御して電気光学素子内の屈折率を可変させることで、レーザー光が試料中に集光する光軸方向の位置を極めて速く可変させることが可能となる。従って、レーザー光の焦点調節を高速にしかも振動を生じさせること無く行える非線形光学顕微鏡が提供される。   The refractive index change due to the electro-optic effect in the electro-optic element is derived from the electromagnetic field generated in the crystal when a voltage is applied, so the speed at which the liquid in the liquid lens moves and the orientation of the liquid crystal in the liquid crystal lens change. It happens much faster than it makes it happen. For this reason, according to the present configuration in which the laser light emitted from the laser light source passes through the electro-optic element, the refractive index in the electro-optic element is varied by controlling the voltage applied to the electro-optic element. The position in the optical axis direction where the light is collected in the sample can be varied very quickly. Accordingly, there is provided a nonlinear optical microscope that can adjust the focus of laser light at high speed without causing vibration.

また、本発明は、電気光学素子が、立方晶の状態のタンタル酸ニオブ酸カリウム結晶(以下、KTN結晶と称する)であることを特徴とする。   Further, the invention is characterized in that the electro-optic element is a cubic potassium tantalate niobate crystal (hereinafter referred to as a KTN crystal).

KTN結晶は、電気光学効果が極めて大きく、印加電圧に対して屈折率を大きく変えることができることが以前より知られていたが、近年の技術発達により実用的な大きさおよび性能の単結晶を得ることが可能となった。また、適切な温度管理により立方晶となった結晶は可視光〜赤外光領域において透明なので光学部品として利用可能である。このようなKTN結晶は、非線形光学顕微鏡における高速な焦点調節装置に特に適しており、KTN結晶を焦点調節装置とする本構成の非線形光学顕微鏡によれば、ライフサイエンス分野における速い生体現象などを三次元的にリアルタイムに十分捉えることが可能となり、ライフサイエンス分野などにおける技術発達に資することとなる。   KTN crystals have been known for a long time to have a very large electro-optic effect and can greatly change the refractive index with respect to the applied voltage. However, a single crystal having a practical size and performance can be obtained by recent technological development. It became possible. In addition, a crystal formed into a cubic crystal by appropriate temperature control is transparent in the visible light to infrared light region, and can be used as an optical component. Such a KTN crystal is particularly suitable for a high-speed focusing device in a nonlinear optical microscope, and according to the nonlinear optical microscope of this configuration using the KTN crystal as a focusing device, a fast biological phenomenon in the life science field is tertiary. Originally, it will be possible to capture sufficiently in real time, which will contribute to technological development in the life science field.

また、本発明は、印加電圧が、電気光学素子の一面に間隔をあけて帯状に設けられた一方の一対の電極と、電気光学素子の前記一面に対向する他面に前記電極に対向して帯状に設けられた他方の一対の電極との間に印加されることを特徴とする。   In the present invention, an applied voltage is applied to one electrode of a pair of electrodes provided in a strip shape on one surface of the electro-optic element, and on the other surface of the electro-optic element facing the one surface. It is applied between the other pair of electrodes provided in a band shape.

本構成によれば、電気光学素子の一方の一対の電極と他方の一対の電極との間に電圧が印加されると、一方の一対の電極と他方の一対の電極との各間における電気光学素子内部に電界が発生する。この電界は、一方および他方の各電極が対向していない素子部分にも分布するが、電気光学効果による屈折率変化は電界の二乗に比例して起こるので、電極に近い電界が大きい素子部分で屈折率が大きく変化し、電極から離れた一対の電極間の中央の電界が小さい素子部分では、屈折率はあまり変化しない。光は屈折率の高い方に進んでいく傾向があるので、一方の一対の電極に挟まれた一面に入射したレーザー光は素子内部で光軸方向に偏向されて、他方の一対の電極に挟まれた他面から出射される。また、一方および他方の各一電極に挟まれた一側面に入射したレーザー光は素子内部で光軸方向に偏向されて、一方および他方の各他電極に挟まれた他側面から出射される。一方および他方の電極間に高い電圧を印加するほど屈折率は大きくなるので、レーザー光は素子内部で光軸方向に強く偏向され、焦点は電気光学素子により近づく。このように、一方および他方の電極間に印加する電圧の大きさを制御することで、試料中の光軸方向における焦点位置が可変されることとなる。   According to this configuration, when a voltage is applied between one pair of electrodes and the other pair of electrodes of the electro-optic element, the electro-optic between each of the one pair of electrodes and the other pair of electrodes. An electric field is generated inside the device. This electric field is also distributed in the element part where one and the other electrodes are not facing each other, but the refractive index change due to the electro-optic effect occurs in proportion to the square of the electric field, so in the element part where the electric field close to the electrode is large. In the element portion where the refractive index changes greatly and the central electric field between the pair of electrodes apart from the electrodes is small, the refractive index does not change much. Since light tends to travel toward a higher refractive index, laser light incident on one surface sandwiched between one pair of electrodes is deflected in the optical axis direction inside the device and sandwiched between the other pair of electrodes. The light is emitted from the other surface. Further, the laser light incident on one side surface sandwiched between the one electrode and the other one electrode is deflected in the optical axis direction inside the device, and is emitted from the other side surface sandwiched between the one and other other electrodes. Since the refractive index increases as a higher voltage is applied between the one and the other electrodes, the laser beam is strongly deflected in the optical axis direction inside the element, and the focal point approaches the electro-optic element. In this way, by controlling the magnitude of the voltage applied between the one and the other electrodes, the focal position in the optical axis direction in the sample can be varied.

また、本発明は、非線形光学現象が、多光子吸収現象または高調波発生現象または和周波もしくは差周波発生現象またはコヒーレントアンチストークスラマン散乱現象であることを特徴とする。   In addition, the present invention is characterized in that the nonlinear optical phenomenon is a multiphoton absorption phenomenon, a harmonic generation phenomenon, a sum frequency or difference frequency generation phenomenon, or a coherent anti-Stokes Raman scattering phenomenon.

本構成によれば、レーザー光の焦点調節を高速にしかも振動を生じさせること無く行える、多光子励起蛍光顕微鏡または高調波発生顕微鏡または和周波もしくは差周波発生顕微鏡またはコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡といった非線形光学顕微鏡が提供される。   According to this configuration, non-linearity such as a multiphoton excitation fluorescence microscope, a harmonic generation microscope, a sum frequency or difference frequency generation microscope, or a coherent anti-Stokes Raman scattering microscope that can perform laser beam focusing at high speed without causing vibration. An optical microscope is provided.

本発明によれば、上記のように、レーザー光の焦点調節を高速にしかも振動を生じさせること無く行える非線形光学顕微鏡が提供され、ライフサイエンス分野における速い生体現象などを三次元的にリアルタイムに捉えることが可能となって、ライフサイエンス分野などにおける技術発達に資することとなる。   According to the present invention, as described above, a non-linear optical microscope capable of performing laser beam focusing at high speed without causing vibration is provided, and fast biological phenomena in the life science field are captured in three dimensions in real time. It will be possible to contribute to technological development in the life science field.

本発明の一実施の形態による2光子励起蛍光顕微鏡の光路図である。1 is an optical path diagram of a two-photon excitation fluorescence microscope according to an embodiment of the present invention. 図1に示す2光子励起蛍光顕微鏡の焦点調節装置を構成するKTNモジュールの構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the KTN module which comprises the focus adjustment apparatus of the two-photon excitation fluorescence microscope shown in FIG. 図2に示すKTNモジュールが2個組み合わされてレーザー光が直交する2方向に集光される状況を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a situation where two KTN modules shown in FIG. 2 are combined and laser light is condensed in two orthogonal directions. 一般的な光走査顕微鏡の光学系を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the optical system of a common optical scanning microscope. 図1に示す2光子励起蛍光顕微鏡の光学系を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the optical system of the two-photon excitation fluorescence microscope shown in FIG. 図1に示す2光子励起蛍光顕微鏡の制御系システム図である。FIG. 2 is a control system diagram of the two-photon excitation fluorescence microscope shown in FIG. 1. 本発明の一実施の形態の変形例による2光子励起蛍光顕微鏡の光路図である。It is an optical path figure of the two-photon excitation fluorescence microscope by the modification of one embodiment of this invention.

次に、本発明による非線形光学顕微鏡を2光子励起蛍光顕微鏡に適用した一実施の形態について説明する。   Next, an embodiment in which the nonlinear optical microscope according to the present invention is applied to a two-photon excitation fluorescence microscope will be described.

図1は本実施の形態による2光子励起蛍光顕微鏡1の光路図である。   FIG. 1 is an optical path diagram of a two-photon excitation fluorescence microscope 1 according to this embodiment.

本実施の形態による2光子励起蛍光顕微鏡1は、レーザー光源2として、フェムト秒モードロックチタンサファイアレーザーを用いており、レーザー光源2は、フェムト秒の瞬間のみ発光して超短パルス状のレーザー光を出射する。従って、レーザー光源2から出射されるレーザー光は平均光強度が低く保たれる一方、極めて高い密度の光となる。このレーザー光はビームエキスパンダ3,4およびシャッタ5を通過して高反射率ミラー6で反射し、第1のKTNモジュール7に入射する。第1のKTNモジュール7を通過したレーザー光はリレーレンズ8,9を経て1/2波長板10を通過し、第2のKTNモジュール11に入射する。第1のKTNモジュール7、1/2波長板10および第2のKTNモジュール11は焦点調節装置を構成し、後述するようにレーザー光を光軸方向のz軸方向に走査する。   The two-photon excitation fluorescence microscope 1 according to the present embodiment uses a femtosecond mode-locked titanium sapphire laser as the laser light source 2, and the laser light source 2 emits an ultrashort pulse laser beam only at the moment of femtosecond. Is emitted. Accordingly, the laser light emitted from the laser light source 2 is kept at a low average light intensity, while having a very high density. The laser light passes through the beam expanders 3 and 4 and the shutter 5, is reflected by the high reflectivity mirror 6, and enters the first KTN module 7. The laser light that has passed through the first KTN module 7 passes through the half-wave plate 10 through the relay lenses 8 and 9 and enters the second KTN module 11. The first KTN module 7, the half-wave plate 10 and the second KTN module 11 constitute a focus adjusting device, and scan the laser beam in the z-axis direction of the optical axis direction as will be described later.

第2のKTNモジュール11を通過したレーザー光は高反射率ミラー12で反射し、集光レンズ13およびリレーレンズ14を通過して高反射率ミラー15で反射する。その後、リレーレンズ16および集光レンズ17を通過して高反射率ミラー18,19で反射し、スキャニングミラー20,21でx軸,y軸方向に走査される。走査されたレーザー光はさらにリレーレンズ22、チューブレンズ23およびダイクロイックミラー24を通過し、対物レンズ25によって試料26となる物体に集光されて照射される。   The laser light that has passed through the second KTN module 11 is reflected by the high reflectivity mirror 12, passes through the condenser lens 13 and the relay lens 14, and is reflected by the high reflectivity mirror 15. Thereafter, the light passes through the relay lens 16 and the condenser lens 17, is reflected by the high reflectivity mirrors 18 and 19, and is scanned by the scanning mirrors 20 and 21 in the x axis and y axis directions. The scanned laser light further passes through the relay lens 22, the tube lens 23, and the dichroic mirror 24, and is condensed and irradiated onto the object that becomes the sample 26 by the objective lens 25.

試料26にレーザー光が照射されると、レーザー光が集光されているスポットの、蛍光色素によって染色された部分から蛍光が発生する。または、試料26が固有に持つ蛍光が発生する。レーザー光源2から出射されるレーザー光は上述のように光子の密度が高められているため、レーザー光が集光されて照射されることで、試料26において2光子吸収過程の非線形光学現象が起き、入射光の光強度の二乗に比例した強度の蛍光が発せられる。この蛍光は対物レンズ25で集められてダイクロイックミラー24で反射し、リレーレンズ27および赤外カットフィルター28を通過して照明光が取り除かれ、ダイクロイックミラー29で2つに分岐され、蛍光の種類に応じてフォトマルチプライア(PMT)30,31で増幅される。   When the sample 26 is irradiated with laser light, fluorescence is generated from a portion of the spot where the laser light is condensed and stained with a fluorescent dye. Alternatively, the fluorescence inherent in the sample 26 is generated. Since the laser light emitted from the laser light source 2 has a high density of photons as described above, a nonlinear optical phenomenon in the two-photon absorption process occurs in the sample 26 when the laser light is condensed and irradiated. , Fluorescence having an intensity proportional to the square of the light intensity of the incident light is emitted. This fluorescence is collected by the objective lens 25, reflected by the dichroic mirror 24, passes through the relay lens 27 and the infrared cut filter 28, the illumination light is removed, and is split into two by the dichroic mirror 29, and is converted into the type of fluorescence. In response, the signals are amplified by photomultipliers (PMT) 30 and 31.

焦点調節装置を構成する第1のKTNモジュール7および第2のKTNモジュール11は同じ構造をしており、図2にそれら構造の斜視図が示される。   The first KTN module 7 and the second KTN module 11 constituting the focus adjustment apparatus have the same structure, and FIG. 2 is a perspective view of the structure.

各KTNモジュール7,11は、電気光学素子であるKTN結晶41に二対の電極42a,42bおよび43a,43bが設けられて、構成されている。一方の一対の電極42a,42bは、直方体状をしたKTN結晶41の一面のレーザー光入射面41aにレーザー光の入射位置を挟んで間隔をあけて帯状に設けられている。他方の一対の電極43a,43bは、KTN結晶41の一面に対向する他面のレーザー光出射面41bにレーザー光の出射位置を挟んで、一方の一対の電極42a,42bに対向して帯状に設けられている。   Each of the KTN modules 7 and 11 is configured by providing two pairs of electrodes 42a and 42b and 43a and 43b on a KTN crystal 41 which is an electro-optic element. One pair of electrodes 42a, 42b is provided in a strip shape with a gap between the laser light incident surface 41a on one surface of the KTN crystal 41 having a rectangular parallelepiped shape. The other pair of electrodes 43a and 43b is formed in a belt-like shape facing the one pair of electrodes 42a and 42b with the laser beam emitting position 41b sandwiched between the other laser beam emitting surface 41b facing the one surface of the KTN crystal 41. Is provided.

KTN結晶41は、カリウム(K)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)からなる酸化物で、化学式はKTa1−xNbで表される。このKTN結晶41は、正方晶と立方晶の相転移温度より数度高い温度に保たれて、立方晶の状態で用いられ、金(Au)や白金(Pt)などからなる金属製の二対の電極42a,42bおよび43a,43b間に電圧が印加されることで、電気光学効果を呈する。2光子励起蛍光顕微鏡1では、第1のKTNモジュール7および第2のKTNモジュール11の各KTN結晶41内に上記のようにしてレーザー光を通過させ、二対の電極42a,42bおよび43a,43b間への印加電圧を制御することで、印加電圧に応じてKTN結晶41素子内部の屈折率を変化させ、レーザー光が試料26中に集光する光軸方向の位置を可変させる。 The KTN crystal 41 is an oxide composed of potassium (K), tantalum (Ta), and niobium (Nb), and the chemical formula is represented by KTa 1-x Nb x O 3 . This KTN crystal 41 is kept at a temperature several degrees higher than the phase transition temperature of tetragonal crystal and cubic crystal, is used in a cubic state, and is made of two pairs of metal made of gold (Au), platinum (Pt), or the like. By applying a voltage between the electrodes 42a, 42b and 43a, 43b, an electro-optic effect is exhibited. In the two-photon excitation fluorescence microscope 1, laser light is passed through each KTN crystal 41 of the first KTN module 7 and the second KTN module 11 as described above, and two pairs of electrodes 42a, 42b and 43a, 43b are passed. By controlling the applied voltage between them, the refractive index inside the KTN crystal 41 element is changed according to the applied voltage, and the position in the optical axis direction where the laser light is condensed in the sample 26 is varied.

すなわち、KTN結晶41の一方の一対の電極42a,42bと他方の一対の電極43a,43bとの間に電圧が印加されると、一方の一対の電極42a,42bと他方の一対の電極43a,43bとの各間におけるKTN結晶41内部に図示するように電界Eが発生する。この電界Eは、一方および他方の各電極42a,42bおよび43a,43bが対向していない素子部分にも分布するが、電気光学効果による屈折率変化は電界Eの二乗に比例して起こるので、電極42a,42bおよび43a,43bに近い電界Eが大きい素子部分で屈折率が大きく変化し、電極42a,42bおよび43a,43bから離れた一対の電極間の中央の電界Eが小さい素子部分では、屈折率はあまり変化しない。光は屈折率の高い方に進んでいく傾向があるので、一方の一対の電極42a,42bに挟まれたレーザー光入射面41aに入射したレーザー光Bは、素子内部で光軸方向に偏向されて、他方の一対の電極43a,43bに挟まれたレーザー光出射面41bから出射される。一方および他方の電極42a,42bおよび43a,43b間に高い電圧を印加するほど屈折率変化は大きくなるので、レーザー光Bは素子内部で光軸方向に強く偏向され、それにより焦点はKTN結晶41に近づく。従って、一方および他方の電極42a,42bおよび43a,43b間に印加する電圧の大きさを制御することで、試料26中の光軸方向(z軸方向)における焦点位置が可変されることとなる。   That is, when a voltage is applied between one pair of electrodes 42a, 42b of the KTN crystal 41 and the other pair of electrodes 43a, 43b, one pair of electrodes 42a, 42b and the other pair of electrodes 43a, 43a, An electric field E is generated inside the KTN crystal 41 between the respective terminals 43b and 43b. This electric field E is distributed also in the element portion where one and the other electrodes 42a, 42b and 43a, 43b are not opposed to each other, but the refractive index change due to the electro-optic effect occurs in proportion to the square of the electric field E. In the element portion where the refractive index changes greatly in the element portion where the electric field E close to the electrodes 42a, 42b and 43a, 43b is large, and in the element portion where the central electric field E between the pair of electrodes apart from the electrodes 42a, 42b and 43a, 43b is small, The refractive index does not change much. Since the light tends to travel toward a higher refractive index, the laser light B incident on the laser light incident surface 41a sandwiched between one pair of electrodes 42a and 42b is deflected in the optical axis direction inside the device. Then, the light is emitted from the laser light emitting surface 41b sandwiched between the other pair of electrodes 43a and 43b. As the higher voltage is applied between the one and the other electrodes 42a, 42b and 43a, 43b, the refractive index change becomes larger, so that the laser beam B is strongly deflected in the direction of the optical axis inside the device, whereby the focal point is the KTN crystal 41. Get closer to. Therefore, the focal position in the optical axis direction (z-axis direction) in the sample 26 can be varied by controlling the magnitude of the voltage applied between the one and the other electrodes 42a, 42b and 43a, 43b. .

KTN結晶41のEO効果は入射光の偏光面に依存的であるため、いわばシリンドリカルレンズとして作用し、レーザー光Bの光を一方向にのみ集光する。また、KTN結晶41の集光効果は入射レーザー光Bの偏波面に強く依存するので、2光子励起蛍光顕微鏡1では、第1のKTNモジュール7のKTN結晶41でx方向に集光されたレーザー光Bの偏光を1/2波長板10で90度回転させてから、第2のKTNモジュール11に入射させ、第2のKTNモジュール11のKTN結晶41によってx方向に直交するy方向にレーザー光Bを集光させて、図3に概念的に示すように、集光させる。なお、図3において図1と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。   Since the EO effect of the KTN crystal 41 depends on the polarization plane of the incident light, it acts as a cylindrical lens, and condenses the laser beam B only in one direction. Further, since the condensing effect of the KTN crystal 41 strongly depends on the polarization plane of the incident laser beam B, in the two-photon excitation fluorescence microscope 1, the laser focused in the x direction by the KTN crystal 41 of the first KTN module 7 The polarization of the light B is rotated 90 degrees by the half-wave plate 10 and then incident on the second KTN module 11, and the laser light is emitted in the y direction perpendicular to the x direction by the KTN crystal 41 of the second KTN module 11. B is condensed and condensed as conceptually shown in FIG. 3 that are the same as or correspond to those in FIG. 1 are assigned the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.

図4は一般的な光走査顕微鏡の光学系を示す模式図、図5は、本実施の形態の2光子励起蛍光顕微鏡1の光学系を示す模式図である。なお、図5において図1と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。   FIG. 4 is a schematic diagram showing an optical system of a general optical scanning microscope, and FIG. 5 is a schematic diagram showing an optical system of the two-photon excitation fluorescence microscope 1 of the present embodiment. 5 that are the same as or correspond to those in FIG. 1 are assigned the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.

一般的な光走査顕微鏡の光学系では、図4に示すように、レーザー光Bは、集光レンズ51により、位置が固定の一次集光点52に集光させられる。そして、チューブレンズ53および対物レンズ54を通過して試料に照射される。この際、対物レンズ54が、実線で示されるa位置や点線で示されるb位置に移動させられることで、焦点位置は位置55aや位置55bに調節される。   In an optical system of a general optical scanning microscope, as shown in FIG. 4, the laser beam B is condensed at a primary condensing point 52 whose position is fixed by a condensing lens 51. Then, the sample is irradiated through the tube lens 53 and the objective lens 54. At this time, the focus position is adjusted to the position 55a or the position 55b by moving the objective lens 54 to the position a indicated by a solid line or the position b indicated by a dotted line.

一方、本実施の形態の2光子励起蛍光顕微鏡1の光学系は、焦点調節装置による光学系が図5(a)、これに結合される顕微鏡光学系が同図(b)に示される。上述のように、レーザー光源2から出射されるレーザー光Bは、同図(a)に示すように、ビームエキスパンダ3,4を通って第1のKTNモジュール7に入射させられ、リレーレンズ8,9および1/2波長板10を通過して第2のKTNモジュール11に入射させられる。この際、第1のKTNモジュール7および第2のKTNモジュール11への印加電圧が制御され、集光レンズ13,17で集光されることで、光軸方向の焦点調節が行われ、位置61aや位置61bに一次集光点が移動させられる。   On the other hand, in the optical system of the two-photon excitation fluorescence microscope 1 of the present embodiment, the optical system by the focus adjusting device is shown in FIG. 5A, and the microscope optical system coupled thereto is shown in FIG. As described above, the laser light B emitted from the laser light source 2 is incident on the first KTN module 7 through the beam expanders 3 and 4 as shown in FIG. , 9 and the half-wave plate 10 are incident on the second KTN module 11. At this time, the voltage applied to the first KTN module 7 and the second KTN module 11 is controlled, and the light is condensed by the condenser lenses 13 and 17, thereby performing the focus adjustment in the optical axis direction, and the position 61a. The primary condensing point is moved to the position 61b.

集光レンズ13,17で位置61aや位置61bに一次集光されたレーザー光Bは、同図(b)に示すように、チューブレンズ23を通過後、位置が固定されている対物レンズ25によって位置62aや位置62bに焦点位置が調節される。   The laser beam B primarily condensed at the positions 61a and 61b by the condensing lenses 13 and 17 passes through the tube lens 23 by the objective lens 25 whose position is fixed as shown in FIG. The focus position is adjusted to the position 62a or the position 62b.

図6は本実施の形態の2光子励起蛍光顕微鏡1の制御系システム図である。なお、同図において図1と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。   FIG. 6 is a control system diagram of the two-photon excitation fluorescence microscope 1 of the present embodiment. In the figure, the same or corresponding parts as in FIG.

第1のKTNモジュール7および第2のKTNモジュール11はそれぞれ同様な恒温槽71a,71b内に入れられている。各恒温槽71a,71bは窓72を備え、その内部にはヒータ73a,73bおよび温度センサ74a,74bが設置されている。各ヒータ73a,73bは温調回路75a,75b、各KTNモジュール7,11は高電圧ドライブ回路76a,76bに接続されている。また、温度センサ74a,74b、温調回路75a,75bおよび高電圧ドライブ回路76a,76bは、インターフェイス77a,77bを介してコンペンセーションコンピュータ78a,78bに接続されている。   The first KTN module 7 and the second KTN module 11 are placed in similar thermostats 71a and 71b, respectively. Each thermostat 71a, 71b is provided with a window 72, in which heaters 73a, 73b and temperature sensors 74a, 74b are installed. The heaters 73a and 73b are connected to temperature control circuits 75a and 75b, and the KTN modules 7 and 11 are connected to high voltage drive circuits 76a and 76b. The temperature sensors 74a and 74b, the temperature control circuits 75a and 75b, and the high voltage drive circuits 76a and 76b are connected to the compensation computers 78a and 78b via the interfaces 77a and 77b.

コンペンセーションコンピュータ78a,78bは、ソフトウエア79a,79bに従って動作し、温度センサ74a,74bによって計測される温度を参照しながら、温調回路75a,75bを制御して、各ヒータ73a,73bへの通電量を調節する。各ヒータ73a,73bへの通電によって恒温槽71a,71bの内部は、KTN結晶41の正方晶と立方晶の相転移温度(47℃程度)より数度高い温度に設定され、第1のKTNモジュール7および第2のKTNモジュール11の各KTN結晶41は立方晶の状態で用いられる。   The compensation computers 78a and 78b operate in accordance with the software 79a and 79b, and control the temperature control circuits 75a and 75b while referring to the temperatures measured by the temperature sensors 74a and 74b to supply the heaters 73a and 73b. Adjust the energization amount. The interiors of the thermostatic chambers 71a and 71b are set to a temperature several degrees higher than the tetragonal and cubic phase transition temperatures (about 47 ° C.) of the KTN crystal 41 by energizing the heaters 73a and 73b, and the first KTN module. The KTN crystals 41 of the seventh and second KTN modules 11 are used in a cubic state.

また、レーザー光をx軸,y軸方向に走査するスキャニングミラー20,21はx軸ガルバノミラー80,y軸ガルバノミラー81をそれぞれ構成し、x軸ガルバノミラー80,y軸ガルバノミラー81はx軸制御回路82,y軸制御回路83にそれぞれ接続されている。また、高電圧ドライブ回路76a,76bはインターフェイス77a,77bを介してz軸制御回路84に接続されている。これらx軸制御回路82,y軸制御回路83およびz軸制御回路84は同期信号発生回路85に共通接続されており、これらの間の同期がとられる。パーソナルコンピュータ(PC)86はx軸制御回路82,y軸制御回路83を制御し、スキャニングミラー20,21の角度を調節することで、試料26に照射されるレーザー光を試料26のxy平面においてx軸およびy軸方向に走査する。また、PC86はz軸制御回路84を制御し、高電圧ドライブ回路76a,76bを制御して、第1のKTNモジュール7および第2のKTNモジュール11の各KTN結晶41に設けられた電極42a,42bおよび43a,43b間への印加電圧を、例えば0〜1000[V]の範囲内で可変させる。これにより、試料26中に集光するレーザー光の焦点位置をz軸方向において調節する。   The scanning mirrors 20 and 21 for scanning the laser beam in the x-axis and y-axis directions constitute an x-axis galvano mirror 80 and a y-axis galvano mirror 81, respectively. The x-axis galvano mirror 80 and the y-axis galvano mirror 81 are x-axis. The control circuit 82 and the y-axis control circuit 83 are connected to each other. The high voltage drive circuits 76a and 76b are connected to the z-axis control circuit 84 via the interfaces 77a and 77b. The x-axis control circuit 82, the y-axis control circuit 83, and the z-axis control circuit 84 are commonly connected to a synchronization signal generation circuit 85, and synchronization among them is established. A personal computer (PC) 86 controls the x-axis control circuit 82 and the y-axis control circuit 83 and adjusts the angles of the scanning mirrors 20 and 21 so that the laser light irradiated on the sample 26 is irradiated on the xy plane of the sample 26. Scan in the x-axis and y-axis directions. Further, the PC 86 controls the z-axis control circuit 84 and controls the high voltage drive circuits 76a and 76b, so that the electrodes 42a and 40a provided on the KTN crystals 41 of the first KTN module 7 and the second KTN module 11 are controlled. The applied voltage between 42b and 43a, 43b is varied within a range of, for example, 0 to 1000 [V]. As a result, the focal position of the laser beam condensed in the sample 26 is adjusted in the z-axis direction.

また、フォトマルチプライア(PMT)30,31で増幅された試料26からの蛍光情報はアンプ87,88によってさらに増幅された後、画像メモリ89に記憶される。この画像メモリ89に記憶される蛍光情報は、試料26へのレーザー光の照射がx軸,y軸およびz軸方向に走査されることで、3次元の画像となり、PC86の画面に表示されて可視化される。   Further, the fluorescence information from the sample 26 amplified by the photomultiplier (PMT) 30 and 31 is further amplified by the amplifiers 87 and 88 and then stored in the image memory 89. The fluorescence information stored in the image memory 89 is displayed on the screen of the PC 86 as a three-dimensional image by scanning the sample 26 with laser light in the x-axis, y-axis, and z-axis directions. Visualized.

このような本実施の形態による2光子励起蛍光顕微鏡1では、第1のKTNモジュール7および第2のKTNモジュール11の各KTN結晶41における電気光学効果による屈折率変化は、図2に示すように電圧を印加することで結晶内に生じる電界Eに由来するものであるため、従来の特許文献2に開示された液体レンズにおける液体を移動させる速度や、従来の特許文献3に開示された液晶レンズにおける液晶の配向を変化させる速度よりも、極めて速く起こる。このため、レーザー光源2から出射されるレーザー光をKTN結晶41内を通過させる本構成によれば、KTN結晶41への印加電圧を高電圧ドライブ回路76a,76bによって制御してKTN結晶41内の屈折率を可変させることで、レーザー光が試料26中に集光する光軸方向(z軸方向)の位置を極めて速く可変させることが可能となる。従って、レーザー光の焦点調節を高速にしかも振動を生じさせること無く行える2光子励起蛍光顕微鏡1が提供される。   In such a two-photon excitation fluorescence microscope 1 according to the present embodiment, the refractive index change due to the electro-optic effect in each KTN crystal 41 of the first KTN module 7 and the second KTN module 11 is as shown in FIG. Since it is derived from the electric field E generated in the crystal by applying a voltage, the liquid moving speed in the liquid lens disclosed in the conventional patent document 2 or the liquid crystal lens disclosed in the conventional patent document 3 Occurs much faster than the rate at which the orientation of the liquid crystal changes. For this reason, according to the present configuration in which the laser light emitted from the laser light source 2 is passed through the KTN crystal 41, the voltage applied to the KTN crystal 41 is controlled by the high voltage drive circuits 76a and 76b. By changing the refractive index, the position in the optical axis direction (z-axis direction) where the laser light is condensed in the sample 26 can be changed very quickly. Therefore, a two-photon excitation fluorescence microscope 1 that can adjust the focus of laser light at high speed without causing vibration is provided.

また、KTN結晶41は近年の技術発達により実用的な大きさと機能を持った単結晶として得ることが可能となり、また、立方晶の状態のKTN結晶41は電気光学効果が極めて大きく起こり、低い電圧で屈折率を大きく変えることができる。このため、このようなKTN結晶41は、非線形光学顕微鏡における高速な焦点調節装置に特に適しており、KTN結晶41を上記のように焦点調節装置とする本実施の形態による2光子励起蛍光顕微鏡1によれば、従来の1000〜10万倍の速さで焦点調節を行えるようになる。また、電気光学効果を持つニオブ酸リチウム(LiNbO)結晶などによっても、効果は劣るが、同様な顕微鏡を製作することができ、高速な焦点調節を行える。この結果、電圧の印加により屈折率が変化する電気光学効果を持った結晶、例えばKTN結晶41やLiNbO結晶など、中でもKTN結晶41を用いた本実施の形態による2光子励起蛍光顕微鏡1によれば、ライフサイエンス分野における速い生体現象などを三次元的にリアルタイムに十分捉えることが可能となって、ライフサイエンス分野などにおける技術発達に資することとなる。 Further, the KTN crystal 41 can be obtained as a single crystal having a practical size and function due to recent technological development, and the KTN crystal 41 in a cubic state has a very large electro-optic effect and has a low voltage. Can greatly change the refractive index. For this reason, such a KTN crystal 41 is particularly suitable for a high-speed focusing device in a nonlinear optical microscope, and the two-photon excitation fluorescence microscope 1 according to the present embodiment using the KTN crystal 41 as a focusing device as described above. According to this, the focus adjustment can be performed at a speed 1000 to 100,000 times that of the conventional art. In addition, although the effect is inferior even with a lithium niobate (LiNbO 3 ) crystal having an electro-optic effect, a similar microscope can be manufactured and high-speed focus adjustment can be performed. As a result, according to the two-photon excitation fluorescence microscope 1 according to the present embodiment using the KTN crystal 41, such as a crystal having an electro-optic effect in which the refractive index changes with application of voltage, such as the KTN crystal 41 or the LiNbO 3 crystal. For example, fast biological phenomena in the life science field can be captured in three dimensions in real time, which contributes to technological development in the life science field.

なお、上述した本実施の形態では、レーザー光源2から出射されるレーザー光を対物レンズ25により試料26中に集光させて非線形光学現象として2光子吸収過程を誘起させ、この2光子吸収過程によって生じる光を検出して試料26を観察する場合について説明した。しかし、非線形光学現象は2光子吸収過程に限定されることはなく、2光子以上の3光子といった多光子吸収過程、または第2高調波発生(Second Harmonic Generation)や第3高調波(Third Harmonic Generation)といった高調波発生現象、または和周波発生現象(Sum Frequency Generation)もしくは差周波発生現象(Difference Frequency Generation)、またはコヒーレントアンチストークスラマン散乱現象(Coherent Anti-Stokes Raman Scattering)などの非線形光学現象であってもよい。これらの構成によれば、上記の実施の形態による2光子励起蛍光顕微鏡1と同様に、レーザー光の焦点調節を高速にしかも振動を生じさせること無く行える、多光子励起蛍光顕微鏡または高調波発生顕微鏡または和周波もしくは差周波発生顕微鏡またはコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡といった非線形光学顕微鏡が提供される。   In the present embodiment described above, the laser light emitted from the laser light source 2 is condensed in the sample 26 by the objective lens 25 to induce a two-photon absorption process as a nonlinear optical phenomenon, and this two-photon absorption process The case where the sample 26 is observed by detecting the generated light has been described. However, the nonlinear optical phenomenon is not limited to the two-photon absorption process, but a multi-photon absorption process such as a three-photon of two or more photons, or a second harmonic generation or a third harmonic generation (Third Harmonic Generation). )), Or non-linear optical phenomena such as Sum Frequency Generation, Difference Frequency Generation, or Coherent Anti-Stokes Raman Scattering. May be. According to these configurations, similarly to the two-photon excitation fluorescence microscope 1 according to the above-described embodiment, the multi-photon excitation fluorescence microscope or the harmonic generation microscope can perform the laser beam focusing at high speed without causing vibration. Alternatively, a non-linear optical microscope such as a sum frequency or difference frequency generation microscope or a coherent anti-Stokes Raman scattering microscope is provided.

また、上述した本実施の形態では、図1に示すように、第1のKTNモジュール7および第2のKTNモジュール11間にリレーレンズ8,9を設けた場合について説明した。しかし、図7に示すように、第1のKTNモジュール7および第2のKTNモジュール11間にリレーレンズ8,9を設けず、2個のKTNモジュール7および11間をリレーレンズ8,9によってリレーしない構成としてもよい。なお、同図において図1と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。このような構成によっても上述した本実施の形態と同様な作用効果が奏され、さらに、焦点調節装置を構成する第1のKTNモジュール7、1/2波長板10および第2のKTNモジュール11を直につなげた1つのモジュール構造とすることができる。   In the above-described embodiment, the case where the relay lenses 8 and 9 are provided between the first KTN module 7 and the second KTN module 11 has been described as shown in FIG. However, as shown in FIG. 7, the relay lenses 8 and 9 are not provided between the first KTN module 7 and the second KTN module 11, and the relay lenses 8 and 9 relay between the two KTN modules 7 and 11. It is good also as a structure which does not. In the figure, the same or corresponding parts as in FIG. Even with such a configuration, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained. Further, the first KTN module 7, the half-wave plate 10 and the second KTN module 11 constituting the focus adjustment apparatus can be provided. One module structure can be connected directly.

また、上述した本実施の形態では、KTN結晶41へのレーザー光Bの入れ方が、図2に示すように、一方の一対の電極42a,42bに挟まれたレーザー光入射面41aに入射させ、他方の一対の電極43a,43bに挟まれたレーザー光出射面41bから出射させた場合について、説明した。しかし、一方および他方の各一電極42a,43aに挟まれた図の左方の一側面にレーザー光Bを入射させ、一方および他方の各他電極42b,43bに挟まれた図の右方の他側面から出射させるようにしてもよい。   Further, in the present embodiment described above, the method of putting the laser beam B into the KTN crystal 41 is incident on the laser beam incident surface 41a sandwiched between one pair of electrodes 42a and 42b as shown in FIG. The case where light is emitted from the laser light emission surface 41b sandwiched between the other pair of electrodes 43a and 43b has been described. However, the laser beam B is incident on one left side of the figure sandwiched between the one and the other one electrodes 42a and 43a, and the right side of the figure sandwiched between the one and the other other electrodes 42b and 43b. You may make it radiate | emit from another side.

このような構成によっても、電極42a,42bおよび43a,43bに近い電界Eが大きい素子部分で屈折率が大きく変化し、電極42a,42bおよび43a,43bから離れた一対の電極間の中央の電界Eが小さい素子部分では、屈折率はあまり変化しないので、一方および他方の各一電極42a,43aに挟まれた一側面に入射したレーザー光Bは、素子内部で光軸方向に偏向されて、一方および他方の各他電極42b,43bに挟まれた他側面から出射される。従って、KTN結晶41へのレーザー光Bの入れ方をこのようにしても上述した本実施の形態と同様な作用効果が奏される。   Even with such a configuration, the refractive index greatly changes in the element portion where the electric field E close to the electrodes 42a, 42b and 43a, 43b is large, and the electric field in the center between the pair of electrodes apart from the electrodes 42a, 42b and 43a, 43b. In the element portion where E is small, the refractive index does not change so much. Therefore, the laser beam B incident on one side surface sandwiched between the one and the other electrodes 42a and 43a is deflected in the optical axis direction inside the element, The light is emitted from the other side surface sandwiched between the other electrodes 42b and 43b. Therefore, even when the laser beam B is put into the KTN crystal 41 in this way, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained.

本実施の形態の2光子励起蛍光顕微鏡1を始めとする各非線形光学顕微鏡は、遺伝子研究や脳・神経学、細胞機能の解明などの医学・生物学の最先端研究分野、光学測定装置やレーザー加工機として工業分野などの様々な領域で活用することが可能である。このような活用により、科学や産業、医療に多大な貢献をすることが出来る。   Each nonlinear optical microscope, including the two-photon excitation fluorescence microscope 1 of the present embodiment, is a state-of-the-art research field in medicine and biology such as genetic research, brain / neurology, and elucidation of cell functions, optical measurement devices and lasers. As a processing machine, it can be used in various fields such as the industrial field. Such use can make a great contribution to science, industry, and medicine.

1…2光子励起蛍光顕微鏡
2…レーザー光源
3,4…ビームエキスパンダ
5…シャッタ
6,12,15,18,19…高反射率ミラー
7,11…KTNモジュール
8,9,14,16,22,27…リレーレンズ
10…1/2波長板
13,17…集光レンズ
20,21…スキャニングミラー
23…チューブレンズ
24,29…ダイクロイックミラー
25…対物レンズ
26…試料
28…赤外カットフィルター
30,31…フォトマルチプライア(PMT)
41…KTN結晶(電気光学素子)
41a…レーザー光入射面
41b…レーザー光出射面
42a,42b、43a,43b…一対の電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Two-photon excitation fluorescence microscope 2 ... Laser light source 3, 4 ... Beam expander 5 ... Shutter 6, 12, 15, 18, 19 ... High reflectivity mirror 7, 11 ... KTN module 8, 9, 14, 16, 22 , 27 ... Relay lens 10 ... 1/2 wavelength plate 13, 17 ... Condensing lens 20, 21 ... Scanning mirror 23 ... Tube lens 24, 29 ... Dichroic mirror 25 ... Objective lens 26 ... Sample 28 ... Infrared cut filter 30, 31 ... Photomultiplier (PMT)
41 ... KTN crystal (electro-optic element)
41a ... Laser light incident surface 41b ... Laser light emission surface 42a, 42b, 43a, 43b ... A pair of electrodes

Claims (4)

レーザー光源から出射されるレーザー光を対物レンズにより試料中に集光させて非線形光学現象を誘起させ、この非線形光学現象によって生じる光を検出して試料を観察する非線形光学顕微鏡において、
印加電圧に応じて素子内部の屈折率が変化する電気光学効果を呈する電気光学素子内に前記レーザー光を通過させ、前記印加電圧を制御することで、前記レーザー光が試料中に集光する光軸方向の位置を可変させることを特徴とする非線形光学顕微鏡。
In a non-linear optical microscope in which a laser beam emitted from a laser light source is focused on a sample by an objective lens to induce a non-linear optical phenomenon, the light generated by this non-linear optical phenomenon is detected and the sample is observed,
Light that condenses the laser light in the sample by allowing the laser light to pass through an electro-optic element that exhibits an electro-optic effect in which the refractive index inside the element changes according to the applied voltage and controlling the applied voltage. A nonlinear optical microscope characterized by varying an axial position.
前記電気光学素子は、立方晶の状態のタンタル酸ニオブ酸カリウム結晶であることを特徴とする請求項1に記載の非線形光学顕微鏡。   The nonlinear optical microscope according to claim 1, wherein the electro-optical element is a cubic potassium tantalate niobate crystal. 前記印加電圧は、前記電気光学素子の一面に間隔をあけて帯状に設けられた一方の一対の電極と、前記電気光学素子の前記一面に対向する他面に前記一方の一対の電極に対向して帯状に設けられた他方の一対の電極との間に印加されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の非線形光学顕微鏡。   The applied voltage is opposed to the one pair of electrodes on one surface of the electro-optic element, the pair of electrodes provided in a band shape with a space therebetween, and the other surface of the electro-optic element facing the one surface. The nonlinear optical microscope according to claim 1, wherein the nonlinear optical microscope is applied between the other pair of electrodes provided in a strip shape. 前記非線形光学現象は、多光子吸収現象または高調波発生現象または和周波もしくは差周波発生現象またはコヒーレントアンチストークスラマン散乱現象であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の非線形光学顕微鏡。   The non-linear optical phenomenon is a multi-photon absorption phenomenon, a harmonic generation phenomenon, a sum frequency or difference frequency generation phenomenon, or a coherent anti-Stokes Raman scattering phenomenon, according to any one of claims 1 to 3. The nonlinear optical microscope described.
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