JP2021519451A - 改良された走査光学顕微鏡 - Google Patents
改良された走査光学顕微鏡 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021519451A JP2021519451A JP2021501107A JP2021501107A JP2021519451A JP 2021519451 A JP2021519451 A JP 2021519451A JP 2021501107 A JP2021501107 A JP 2021501107A JP 2021501107 A JP2021501107 A JP 2021501107A JP 2021519451 A JP2021519451 A JP 2021519451A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- objective lens
- scanning microscope
- optical
- optical scanning
- microscope according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 title description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 121
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 86
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 75
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 39
- 230000004075 alteration Effects 0.000 claims description 18
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 abstract 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 6
- 238000004621 scanning probe microscopy Methods 0.000 description 6
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 238000001218 confocal laser scanning microscopy Methods 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 description 3
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 208000007578 phototoxic dermatitis Diseases 0.000 description 3
- 231100000018 phototoxicity Toxicity 0.000 description 3
- 108010043121 Green Fluorescent Proteins Proteins 0.000 description 2
- 102000004144 Green Fluorescent Proteins Human genes 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000000799 fluorescence microscopy Methods 0.000 description 2
- 239000005090 green fluorescent protein Substances 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 206010036618 Premenstrual syndrome Diseases 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004624 confocal microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002059 diagnostic imaging Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 238000000399 optical microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 1
- 238000000482 two photon fluorescence microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
- G02B21/002—Scanning microscopes
- G02B21/0024—Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
- G02B21/0052—Optical details of the image generation
- G02B21/0076—Optical details of the image generation arrangements using fluorescence or luminescence
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
- G02B21/002—Scanning microscopes
- G02B21/0024—Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
- G02B21/0036—Scanning details, e.g. scanning stages
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
- G01N21/6456—Spatial resolved fluorescence measurements; Imaging
- G01N21/6458—Fluorescence microscopy
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
- G02B21/002—Scanning microscopes
- G02B21/0024—Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
- G02B21/0032—Optical details of illumination, e.g. light-sources, pinholes, beam splitters, slits, fibers
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/06—Means for illuminating specimens
- G02B21/08—Condensers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
- G01N2021/6463—Optics
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B2207/00—Coding scheme for general features or characteristics of optical elements and systems of subclass G02B, but not including elements and systems which would be classified in G02B6/00 and subgroups
- G02B2207/114—Two photon or multiphoton effect
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
Description
初期の共焦点レーザ顕微鏡は、試料ステージを走査していた。その後、例えば、ガルバノメータ走査ミラーを使用して、照射ビームの角度偏向によって焦点体積走査が実行されていた。このような「ガルボ」ミラーは、ミラーが小さく、質量が小さく、中央の移動範囲にわたって線形近似を用いて回転によって走査が可能であるため、対物走査よりも好ましいことが分かっている。これが、複合光学対物レンズが走査型光学顕微鏡に遍在するようになった理由である。しかし、このアプローチでは、角度走査したビームを試料平面に投影しながら、収差を減らして焦点を維持するために、マルチレンズ対物レンズが必要となる。ガブロミラーの別の問題は、ノイズが多く、ミラーの振動周波数で高強度の音に長時間さらされると、人間の聴覚に損傷を与える可能性があることである。
−励起放射線を集束させるように構成された対物レンズであって、
照射システムおよび対物レンズが、焦点体積内で励起放射線を提供し、焦点体積内の試料から発光放射線の発光を引き起こすように、共に動作可能になっている、対物レンズと、
−対応する次元で発光焦点体積を走査するために、少なくとも2次元で対物レンズを走査するように動作可能な運動学的フレクシャ機構を含む対物スキャナと、を含む光学走査顕微鏡が提供される。
Claims (25)
- 励起放射線を提供するように動作可能なレーザ照射システムを使用して、試料内に光学発光を誘発するための光学走査顕微鏡であって、
−前記励起放射線を集束させるように構成される対物レンズであって、
前記照射システムおよび前記対物レンズが、焦点体積内で前記励起放射線を提供し、前記焦点体積内の前記試料から発光放射線の発光を引き起こすように、共に動作可能になっている、対物レンズと、
−運動学的フレクシャ機構を含む対物キャナであって、前記運動学的フレクシャ機構が、対応する次元で前記発光焦点体積を走査するために、前記対物レンズの光軸に対して横方向の2次元で前記対物レンズを走査するように動作可能である、対物スキャナと、を含む、光学走査顕微鏡。 - 前記運動学的フレクシャ機構が、前記2次元にそれぞれ対応するアクチュエータを運動学的に分離するように構成される、請求項1に記載の光学走査顕微鏡。
- 前記運動学的フレクシャ機構が、単一の3D印刷された部材である、1または請求項2に記載の光学走査顕微鏡。
- 前記運動学的フレクシャ機構が、前記2次元の平面内で、前記対物レンズを支持する中桁フレクシャを取り囲む剛性外枠を含む、請求項1〜3のいずれかに記載の光学走査顕微鏡。
- 前記中桁フレクシャが、前記剛性外枠の穴を通して作動される、請求項4に記載の光学走査顕微鏡。
- 前記運動学的フレクシャ機構に統合された光学位置センサをさらに含む、請求項1〜5のいずれかに記載の光学走査顕微鏡。
- 前記対物スキャナが、対応する試料平面内で前記発光焦点体積を走査するために、前記対物レンズの光軸に対して垂直な平面内で前記対物レンズを走査するように動作可能である、請求項1〜6のいずれかに記載の光学走査顕微鏡。
- 前記走査された焦点体積からの前記発光放射線を検出するように動作可能な検出器と、前記検出された発光放射線に基づいて、前記焦点体積による前記走査に対応する画像を構築するように構成された画像モジュールと、をさらに含む、請求項1〜7のいずれかに記載の光学走査顕微鏡。
- 前記対物レンズが、球面収差のない点に前記励起放射線を集束させるように構成された光学素子を含む、請求項1〜8のいずれかに記載の光学走査顕微鏡。
- 前記対物レンズが、非球面レンズ、アキシコン、および非球面ミラーからなる光学素子のグループから選択された1つ以上の光学素子を含む、請求項1〜9のいずれかに記載の光学走査顕微鏡。
- 前記対物レンズが、単一の光学素子を含む、請求項1〜10のいずれかに記載の光学走査顕微鏡。
- 前記対物レンズが、前記対物レンズの光軸に対して垂直に分布した複数の光学素子を含む、請求項1〜10のいずれかに記載の光学走査顕微鏡。
- 前記照射システムが、前記対物レンズに対して軸上に励起放射線を提供するように、前記対物レンズと共に配置される、請求項1〜12のいずれかに記載の光学走査顕微鏡。
- 前記照射システムが、前記対物レンズに対して発散励起放射線を提供するように、前記対物レンズと共に配置される、請求項1〜13のいずれかに記載の光学走査顕微鏡。
- 前記照射システムが、前記対物レンズの開口を励起放射線で過充填するように構成される、請求項13または請求項14に記載の光学走査顕微鏡。
- 前記対物スキャナが、前記対物レンズをリサジューパターンで走査するように動作可能である、請求項1〜15のいずれかに記載の光学走査顕微鏡。
- 前記対物レンズの前記光軸に沿って発光された前記発光放射線を収集するように配置された収集光学系を含む、請求項1〜16のいずれかに記載の光学走査顕微鏡。
- 前記対物レンズを介して前記発光放射線を収集するように配置された収集光学系を含む、請求項1〜17のいずれかに記載の光学走査顕微鏡。
- 前記焦点体積と共焦点のピンホールを含み、前記照射システムおよび前記対物レンズが、前記焦点体積内で前記励起放射線を提供し、前記焦点体積内で前記試料から発光放射線の単一光子発光を引き起こすように、共に動作可能である、請求項1〜18のいずれかに記載の光学走査顕微鏡。
- 前記励起放射線を提供するように動作可能なパルスレーザ照射システムを使用して、試料内で非線形光学発光を誘発するための、請求項1〜18のいずれかに記載の光学走査顕微鏡であって、前記照射システムおよび前記対物レンズが、前記焦点体積内で前記試料から発光放射線の非線形発光を引き起こすのに十分な強度で、前記焦点体積内で前記励起放射線を提供するように、共に動作可能である、光学走査顕微鏡。
- 前記対物レンズの前記光軸から外れて、前記焦点体積を出る励起放射線から離れて発光される前記発光放射線を収集するように配置された収集光学系を含む、請求項20に記載の光学走査顕微鏡。
- 前記発光が、多光子蛍光発光を含む、請求項20または請求項20に記載の光学走査顕微鏡。
- 前記発光が、第2または第3高調波発生発光を含む、請求項20および21のいずれかに記載の光学走査顕微鏡。
- 前記発光が、コヒーレントアンチストークスラマン発光を含む、請求項20〜22のいずれかに記載の光学走査顕微鏡。
- 前記発光が、ラマン発光を含む、請求項20〜23のいずれかに記載の光学走査顕微鏡。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GBGB1804952.8A GB201804952D0 (en) | 2018-03-27 | 2018-03-27 | Improved scanning optical microscope |
GB1804952.8 | 2018-03-27 | ||
PCT/GB2019/050862 WO2019186143A1 (en) | 2018-03-27 | 2019-03-26 | Improved scanning optical microscope |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021519451A true JP2021519451A (ja) | 2021-08-10 |
JP7342101B2 JP7342101B2 (ja) | 2023-09-11 |
Family
ID=62068271
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021501107A Active JP7342101B2 (ja) | 2018-03-27 | 2019-03-26 | 改良された走査光学顕微鏡 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20210011266A1 (ja) |
EP (1) | EP3776054A1 (ja) |
JP (1) | JP7342101B2 (ja) |
GB (1) | GB201804952D0 (ja) |
WO (1) | WO2019186143A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11085901B2 (en) * | 2014-08-19 | 2021-08-10 | Dan Slater | Acoustical microscope |
GB201804951D0 (en) * | 2018-03-27 | 2018-05-09 | Pxyl Ltd | Improved non-linear optical microscope |
JP2023541449A (ja) * | 2020-09-14 | 2023-10-02 | シンギュラー・ゲノミクス・システムズ・インコーポレイテッド | 多次元撮像のための方法およびシステム |
DE102020130275A1 (de) | 2020-11-17 | 2022-05-19 | Abberior Instruments Gmbh | Hochauflösendes mikroskop, mikrooptisches system und detektionsanordnung |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20010033437A1 (en) * | 2000-04-25 | 2001-10-25 | Silicon Valley Group, Inc. | Apparatus, system, and method for precision positioning and alignment of a lens in an optical system |
JP2002048978A (ja) * | 2000-08-01 | 2002-02-15 | Olympus Optical Co Ltd | 対物レンズユニット、対物レンズユニットを有する光学装置及びその光学装置を用いた観察方法 |
JP2013519908A (ja) * | 2010-02-12 | 2013-05-30 | ライカ マイクロシステムス ツェーエムエス ゲーエムベーハー | 1つ又は複数の試料を光学的に走査する走査顕微鏡及び方法 |
JP2014202967A (ja) * | 2013-04-05 | 2014-10-27 | 独立行政法人理化学研究所 | 顕微鏡、焦準器具、流体保持器具、及び光学ユニット |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2343015A (en) | 1941-01-09 | 1944-02-29 | Lewis Charles | Cinematographic camera |
US5034613A (en) | 1989-11-14 | 1991-07-23 | Cornell Research Foundation, Inc. | Two-photon laser microscopy |
US6239924B1 (en) * | 1999-08-31 | 2001-05-29 | Nikon Corporation | Kinematic lens mounting with distributed support and radial flexure |
US6674584B2 (en) * | 2001-07-03 | 2004-01-06 | Pts Corporation | Optical surface-mount lens cell |
US6873478B2 (en) * | 2002-06-21 | 2005-03-29 | Nikon Corporation | Kinematic lens mount with reduced clamping force |
US7409118B2 (en) * | 2006-04-12 | 2008-08-05 | Translume, Inc. | Monolithic translation stage device |
DE102009029831A1 (de) * | 2009-06-17 | 2011-01-13 | W.O.M. World Of Medicine Ag | Vorrichtung und Verfahren für die Mehr-Photonen-Fluoreszenzmikroskopie zur Gewinnung von Informationen aus biologischem Gewebe |
-
2018
- 2018-03-27 GB GBGB1804952.8A patent/GB201804952D0/en not_active Ceased
-
2019
- 2019-03-26 JP JP2021501107A patent/JP7342101B2/ja active Active
- 2019-03-26 US US17/041,390 patent/US20210011266A1/en active Granted
- 2019-03-26 EP EP19721336.6A patent/EP3776054A1/en active Pending
- 2019-03-26 WO PCT/GB2019/050862 patent/WO2019186143A1/en unknown
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20010033437A1 (en) * | 2000-04-25 | 2001-10-25 | Silicon Valley Group, Inc. | Apparatus, system, and method for precision positioning and alignment of a lens in an optical system |
JP2002048978A (ja) * | 2000-08-01 | 2002-02-15 | Olympus Optical Co Ltd | 対物レンズユニット、対物レンズユニットを有する光学装置及びその光学装置を用いた観察方法 |
JP2013519908A (ja) * | 2010-02-12 | 2013-05-30 | ライカ マイクロシステムス ツェーエムエス ゲーエムベーハー | 1つ又は複数の試料を光学的に走査する走査顕微鏡及び方法 |
JP2014202967A (ja) * | 2013-04-05 | 2014-10-27 | 独立行政法人理化学研究所 | 顕微鏡、焦準器具、流体保持器具、及び光学ユニット |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20210011266A1 (en) | 2021-01-14 |
JP7342101B2 (ja) | 2023-09-11 |
GB201804952D0 (en) | 2018-05-09 |
WO2019186143A1 (en) | 2019-10-03 |
EP3776054A1 (en) | 2021-02-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7342101B2 (ja) | 改良された走査光学顕微鏡 | |
US8922887B2 (en) | Imaging distal end of multimode fiber | |
CN108303806B (zh) | 一种深度成像超分辨显微成像系统 | |
JP5525136B2 (ja) | シート光を発生するための光学装置 | |
JP6596001B2 (ja) | 多焦点多光子イメージングシステム及び方法 | |
CN103257130B (zh) | 受激辐射损耗显微成像系统 | |
US6958470B2 (en) | Scanning microscope with a detector and light source for exciting an energy state in a specimen and module for a scanning microscope | |
US7554664B2 (en) | Laser scanning microscope | |
JP2007501447A (ja) | ダブルクラッドファイバー走査型顕微鏡 | |
JP2013545997A (ja) | 断層撮影イメージを記録するための技術 | |
JP2007263730A (ja) | 多光子励起型観察装置 | |
TW201142352A (en) | Fluorescence micro imaging system | |
US9229207B2 (en) | Laser scanning microscope with focus-detecting unit | |
US9081173B2 (en) | Laser scanning microscope for scanning along a 3D trajectory | |
US11215805B2 (en) | Multi-photon endomicroscope for vertical cross-sectional imaging | |
US20110279893A1 (en) | Laser scanning microscope | |
JP2018527607A (ja) | 3次元イメージングのためのシステムおよび方法 | |
JP2011118264A (ja) | 顕微鏡装置 | |
JP6210754B2 (ja) | 走査型光学顕微鏡 | |
US20160103310A1 (en) | Two-photon excitated fluorescence microscope | |
JP2011118265A (ja) | 顕微鏡装置 | |
JP4792230B2 (ja) | 蛍光顕微鏡装置 | |
EP2146234A1 (en) | Laser scanning microscope | |
JP2021519450A (ja) | 非線形光学走査顕微鏡 | |
CN116735562A (zh) | 一种三维动态显微成像系统、方法及存储介质 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220325 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20221216 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230113 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20230411 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230712 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230804 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230830 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7342101 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |