JP2016122218A - 顕微鏡及び刺激装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】走査型顕微鏡10は、第1の光源101からの光を、対物レンズ304を介して標本20に照射してこの標本20からの光を受光する第1の走査光学系100と、第2の光源201からの光を、対物レンズ304を介して標本20に照射して特異現象を発現させる第2の走査光学系200と、対物レンズ304の光軸方向における特異現象を発現させる領域に関する情報を入力する入力部50と、を有し、第2の走査光学系200は、入力部50に入力された情報に基づいて、第2の光源201からの光を整形するビーム整形光学系205を有することを特徴とする。
【選択図】図1
Description
ΔD:第1の光源からの光、又は第2の光源からの光の集光領域の最大距離
λ :第1の光源からの光、又は第2の光源からの光の波長
NA:対物レンズの開口数
ΔD:第1の光源からの光、又は第2の光源からの光の集光領域の最大距離
λ :第1の光源からの光、又は第2の光源からの光の波長
NA:対物レンズの開口数
まず、第1の実施形態に係るビーム整形光学系205について図2〜図11を用いて説明する。この第1の実施形態に係るビーム整形光学系205は、第2の光源201から放射されコリメートレンズ204で略平行光にされたレーザ光(刺激光)の断面形状(光軸に直交する面による断面の光束の形状)を、このレーザ光が、少なくとも対物レンズ304の瞳における光軸から所定の距離離れた領域を通過して対物レンズ304で集光されるように整形するものである。換言すると、ビーム整形光学系205によって整形されたレーザ光(刺激光)は、光軸を含む所定の面による断面において光軸に対して所定の角度をなす2光束であって、対物レンズ304を介して集光される。このようなレーザ光の断面形状としては、光軸を囲む輪帯形状がある。以下、レーザ光を輪帯形状に整形するビーム整形光学系205について説明する。
次に、第2の実施形態に係るビーム整形光学系205の構成について図12〜図21を用いて説明する。この第2の実施形態に係るビーム整形光学系205は、図12に示すように円盤状の光学部材として構成されている。このビーム整形光学系205の一方の面220aには、図12(a)の平面図及び(b)の縦断面図に示すように、ビーム整形光学系205の周面220cに開放し且つビーム整形光学系205の周方向に伸びる段部221が形成されている。この段部221の深さ寸法hは、ガラス基盤の屈折率をnとし、レーザ光の波長をλとすると、h(n−1)=λ/2の関係を満たすように設定されている。従って、例えばレーザ光の波長がλ=488nmであり、屈折率がn=1.5である場合、h=488nmとなる。また、段部221は、例えば従来よく知られたリソグラフィ技術を用いて形成することができる。この段部221の形成により、ビーム整形光学系205の中央部には円柱状をなした第一の透光部分222が形成され、ビーム整形光学系205の周縁部には第一の透光部分222の板厚寸法よりも小さい板厚寸法を有する環状の第二の透光部分223が形成されている。
r2=20×R/25 (11)
40 制御部 50 入力部
100 第1の走査光学系(第1の光学系) 101 第1の光源
200 第2の走査光学系(第2の光学系) 201 第2の光源
205 ビーム整形光学系
205a,205b,225a,225b,235a 円錐レンズ
215a,215b 円錐ミラー 235b 平面ミラー
235c 中空ミラー(光路切換部材) 208 ビームエキスパンダ
300 結像光学系 304 対物レンズ
Claims (25)
- 第1の光源からの光を、対物レンズを介して標本に照射して前記標本からの光を受光する第1の光学系と、
前記第1の光源からの前記光、又は前記第1の光源とは異なる第2の光源からの光を、前記対物レンズを介して前記標本に照射して特異現象を発現させる第2の光学系と、
前記対物レンズの光軸方向における前記特異現象を発現させる領域に関する情報を入力する入力部と、を有し、
前記第2の光学系は、前記入力部に入力された情報に基づいて、前記第1の光源からの前記光、又は前記第2の光源からの前記光を整形するビーム整形光学系を有することを特徴とする顕微鏡。 - 前記ビーム整形光学系は、前記第1の光源からの前記光、又は前記第2の光源からの前記光が、前記対物レンズを介して、前記第2の光学系の光軸を含む所定の断面内において互いに所定の距離離れ、互いに所定の角度をなす2光束となって集光されるように前記光を整形することを特徴とする請求項1または2に記載の顕微鏡。
- 前記ビーム整形光学系は、前記第1の光源からの前記光、又は前記第2の光源からの前記光が、前記対物レンズの瞳において前記光軸から所定の距離離れた領域を通過して前記対物レンズを介して集光されるように前記光の前記光軸に直交する面における形状を整形することを特徴とする請求項3に記載の顕微鏡。
- 前記ビーム整形光学系は、前記光の前記光軸に直交する面における形状を輪帯形状に整形することを特徴とする請求項4に記載の顕微鏡。
- 前記ビーム整形光学系は、互いの頂点が対向するように配置された2枚の円錐レンズで構成されることを特徴とする請求項5に記載の顕微鏡。
- 前記ビーム整形光学系は、互いの頂点が逆方向を向くように配置された2枚の円錐レンズで構成されることを特徴とする請求項5に記載の顕微鏡。
- 前記ビーム整形光学系は、円錐面がすり鉢状に形成された凹型の円錐レンズと、前記円錐面と対向するように円錐面が配置された凸型の円錐レンズと、から構成されることを特徴とする請求項5に記載の顕微鏡。
- 前記円錐レンズ間の光軸方向の間隔を変化させて前記輪帯形状の光の外径を変化させることを特徴とする請求項6〜8のいずれか一項に記載の顕微鏡。
- 前記ビーム整形光学系は、光を反射する円錐面がすり鉢状に形成されるとともに、光軸上に貫通孔が形成された凹型の円錐ミラーと、光を反射する円錐面が形成され、前記貫通孔と位置整合して配置された凸型の円錐ミラーと、を有し、前記光源からの前記光を、前記貫通孔を通過させて前記凸型の円錐ミラーで反射させ、さらに、前記凹型の円錐ミラーで反射させるように構成されることを特徴とする請求項5に記載の顕微鏡。
- 前記円錐ミラー間の光軸方向の間隔を変化させて前記輪帯形状の光の外径を変化させることを特徴とする請求項10に記載の顕微鏡。
- 前記ビーム整形光学系は、光源側から順に、円錐レンズと、前記円錐レンズを透過した前記光を反射し、さらに前記円錐レンズに入射させる平面ミラーと、前記光源からの光を前記円錐レンズに導き、前記円錐レンズからの光を標本に導く光路切換部材と、から構成されることを特徴とする請求項5に記載の顕微鏡。
- 前記円錐レンズと前記平面ミラーとの光軸方向の間隔を変化させて前記輪帯形状の光の外径を変化させることを特徴とする請求項12に記載の顕微鏡。
- 前記第1の光源又は前記第2の光源と前記ビーム整形光学系との間、或いは前記ビーム整形光学系と前記対物レンズとの間に配置され、前記光の径を変化させることにより、前記輪帯形状の光の輪帯幅を変化させるビームエキスパンダを有することを特徴とする請求項6〜13のいずれか一項に記載の顕微鏡。
- 前記ビーム整形光学系は、前記第1の光源からの前記光、及び前記第2の光源からの前記光のいずれか一方の前記光の一部と残りの前記光の少なくとも一部とに位相差を付与し、前記対物レンズを介して当該対物レンズの光軸上に複数の集光点を形成することを特徴とする請求項1または2に記載の顕微鏡。
- 前記ビーム整形光学系は、前記光を透過させる複数の透光部分を有し、該各透光部分のうち少なくとも一つの該透光部分を透過した前記光に他の前記透光部分を透過した前記光との間で位相差を付与することを特徴とする請求項15に記載の顕微鏡。
- 前記ビーム整形光学系は、板状部材であり、前記各透光部分における前記光の光学的光路長がそれぞれ異なるように形成されていることを特徴とする請求項16に記載の顕微鏡。
- 前記ビーム整形光学系は、空間光変調素子であり、前記各透光部分における前記光の光学的光路長が任意に切り替え可能であることを特徴とする請求項16に記載の顕微鏡。
- 前記各透光部分はそれぞれ前記光が入射する入射面を有し、該各入射面の面積は、該各入射面への入射光量がそれぞれ等しくなるように設定されていることを特徴とする請求項17または18に記載の共焦点顕微鏡。
- 前記入力部は、前記光が前記対物レンズを介して集光される前記集光領域の大きさを入力し、
前記集光領域の大きさに対応させて、前記ビーム整形光学系を制御する制御部を有することを特徴とする請求項1〜19のいずれか一項に記載の顕微鏡。 - 前記入力部は、前記光が前記対物レンズを介して集光される前記集光領域の大きさを入力し、
前記集光領域の大きさに対応させて、前記円錐レンズ位置、前記円錐ミラー位置の少なくとも1つを制御する制御部を有することを特徴とする請求項6〜12のいずれか一項に記載の顕微鏡。 - 前記入力部は、前記光が前記対物レンズを介して集光される前記集光領域の大きさを入力し、
前記集光領域の大きさに対応させて、前記円錐レンズの位置と前記平面ミラーの位置とを制御する制御部を有することを特徴とする請求項13に記載の顕微鏡。 - 前記入力部は、前記光が前記対物レンズを介して集光される前記集光領域の大きさを入力し、
前記集光領域の大きさに対応させて、前記ビームエキスパンダを制御する制御部を有することを特徴とする請求項14に記載の顕微鏡。 - 前記入力部は、前記光が前記対物レンズを介して集光される前記集光領域の大きさを入力し、
前記集光領域の大きさに対応させて、前記板状部材の切替を制御する、或いは前記空間光変調素子を制御する制御部を有することを特徴とする請求項17または18に記載の顕微鏡。 - 対物レンズを介して第1の光源からの励起光を標本に照射し、前記標本で発生した蛍光を集光する集光光学系を備えた顕微鏡に装着される刺激装置であって、
前記第1の光源からの光、又は前記第1の光源とは異なる第2の光源からの光を、前記対物レンズを介して前記標本に照射して特異現象を発現させる刺激光学系と、
前記対物レンズの光軸方向における前記特異現象を発現させる領域に関する情報を入力する入力部と、を有し、
前記刺激光学系は、前記入力部に入力された情報に基づいて、前記第1の光源からの前記光、又は前記第2の光源からの前記光の集光領域が、以下の条件を満たすように、前記第1の光源からの前記光、又は前記第2の光源からの前記光を整形するビーム整形光学系を有することを特徴とする刺激装置。
ΔD:前記第1の光源からの前記光、又は前記第2の光源からの前記光の前記集光領域の最大距離
λ :前記第1の光源からの前記光、又は前記第2の光源からの前記光の波長
NA:前記対物レンズの開口数
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