JP2023081899A - シングルプレーンイルミネーション顕微鏡 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、図1は、操作が同時に行われる試料非破壊光シート顕微鏡法に使用できる一般的なセットアップを示す。試料1は試料キャリア2の上に配置される。光シート顕微鏡法を用いた検査はここで、倒立型で行われ、照明用対物レンズO1及び検出用対物レンズO2は、分離層システムの一部である試料キャリア2の下に配置される。試料キャリア2は、例えば試料キャリア2の底面に対応することが可能な平坦な基準面3に平行である。試料1は、ここでは特に示されていない媒質の中に埋め込むことができる。照明用対物レンズO1を使用して、試料1は光シートで照明ビーム経路を介して照明され、光シートは光シート面を有し、これはここで、照明用対物レンズO1の光軸4に対応し、これは基準面の法線とゼロ以外の照明角度をなす。検出用対物レンズO2は、検出ビーム経路を有する検出用光学ユニットの一部であり、その光軸5は試料キャリア2の領域内で基準面3の法線とゼロ以外の検出角度をなす。光軸5はここで、検出用対物レンズO2の光軸に対応する。検出されるべき光の、又は分離層システム(試料キャリア2とその下にある空気層を含む)を通じて試料1を照明するための光が斜めに通過することにより発生する収差を補正又は低減するために、光シート顕微鏡は少なくとも1つの補正素子、この場合は複数の補正素子を含む。第一に、照明用対物レンズO1は波面マニピュレータ6の形態の補正素子を含み、検出用対物レンズO2は別の波面マニピュレータ7の形態の補正素子を含み、波面マニピュレータ6及び7は、光軸4及び5に関して相互に横方向に相対移動可能なフリーフォーム面を有するプレートにより形成され、これらのプレートはまた、アルバレスプレートとも呼ばれる。それに加えて、対物レンズO1及びO2に共通の、仮想リレイの形態のまた別の補正素子、いわば光伝送システム8は、これらの対物レンズと試料キャリア2の底面との間に配置される。例えば、別の操作用対物レンズO3がここで、例として操作のために使用される。この対物レンズを使用して、又は他の2つの対物レンズを使用して、少なくとも1つの操作ビーム経路を介して、光強度を、好ましくは光シート平面の実質的に点状の区域内又は光シート平面を少なくとも一時的に含む特定の体積内のみにおいて試料に衝突させるための、光シートの生成とは独立した手段を、好ましくは排他的に実現することが可能である。図1の右側において、破線の四角により示される部分に、2つの操作光線9が示されており、それらの端は光シート内、及びそれゆえ検出用対物レンズO2の焦点面の中にあり、そこに特定の強度が衝突することになる。
2 試料キャリア
3 平面基準面
4、5 光軸
6、7 波面マニピュレータ
8 光伝送システム
9 操作ビーム
10 試料ステージコントローラ
11 照明レーザ
12 ビーム整形ユニット
13 光シートスキャナ
14 チューブレンズ
15 ダイクロイックビームスプリッタ
16 チューブレンズ
17 カメラ
18 刺激レーザ
19 刺激スキャナ
20 ミラー
21 レーザ
22 チューブレンズ
23 第1の空間光変調器(SLM)
24 レンズ
25 テレスコープ
26 偏光素子
27 デジタルマイクロミラーアレイ(DMD)
28、28a 光源
29 第1の領域
30 第2の領域
31 ダイクロイック素子
32、33 平面ミラー
34、35 レンズ
36 光源スイッチングミラー
37 レンズ
38 スイッチングミラー
38a ビームコンバイナ
39 試料体積
40 ダイクロイックビームスプリッタ
41 空間光変調器
42 操作領域
43 光シート生成領域
44 ダイクロイックビームコンバイナ
45、46 ダイクロイックビームスプリッタ
47 また別のダイクロイックビームスプリッタ
48 中間像面
49 瞳面
50 第1の光学ユニット
51 第2の光学ユニット
52 操作レンズ
53 ダイクロイックビームコンバイナ
54 光ファイバ
55 焦点
56 フェムト秒レーザ
57 レンズ
58 回折格子
59 4f装置
60、61 レンズ
62 位相素子
O1 照明用対物レンズ
O2 検出用対物レンズ
O3 操作用対物レンズ
Claims (15)
- 光シート顕微鏡であって、
- 媒質内に入れて、平面基準面(3)に平行な試料キャリア(2)の上に置かれた試料(1)を、照明ビーム経路を介して、光シートであって、前記基準面(3)の法線とゼロ以外の照明角度をなす光シート平面を有する光シートで照明するための照明用光学ユニットと、
- 前記試料キャリア(2)の領域において前記基準面(3)の法線とゼロ以外の検出角度をなす光軸(5)を持つ検出ビーム経路を有する検出用光学ユニットと、
- 特定の厚さの特定の材料から製作され、前記照明用及び検出用光学ユニットから前記媒質を分離する少なくとも1層を持つ分離層システムであって、少なくとも照明及び検出のために到達可能な領域において、前記基準面(3)に平行な底面によって前記媒質と接触する分離層システムと、
- 検出されるべき光又は前記試料(1)を照明するための光が前記分離層システムの界面を通じて斜めに通過することにより生じる収差を軽減させるための、前記照明及び/又は前記検出ビーム経路内の少なくとも1つの補正素子と、
を含む光シート顕微鏡において、
- 前記光シート顕微鏡は、光強度を前記試料(1)に、前記光シート平面内の実質的に点状の区域、又は前記光シート平面を少なくとも一時的に含む特定の体積において、少なくとも1つの操作ビーム経路を介して衝突させるための、前記光シートの生成とは独立した手段を含むことを特徴とする光シート顕微鏡。 - 前記照明用光学ユニットは照明用対物レンズ(O1)を含み、前記検出用光学ユニットは検出用対物レンズ(O2)を含むことを特徴とする、請求項1に記載の光シート顕微鏡。
- 前記照明用対物レンズ(O1)は前記検出用対物レンズ(O2)と同じであることを特徴とする、請求項2に記載の光シート顕微鏡。
- 前記操作のための手段は、前記操作ビーム経路内の操作用対物レンズ(O3)を含むことを特徴とする、請求項1~3のいずれか一項に記載の光シート顕微鏡。
- 前記操作用対物レンズ(O3)は、前記照明用対物レンズ(O1)又は前記検出用対物レンズ(O2)と同じであることを特徴とする、請求項2又は3を参照した場合の、請求項4に記載の光シート顕微鏡。
- 前記操作のための手段は、光強度を前記試料(1)の個別の実質的に点状の区域に時間的に連続して衝突させるためのポイントスキャナ又は、前記試料(1)の複数の実質的に点状の区域に時間的に連続して衝突させるためのマルチポイントスキャナを含み、そのそれぞれの数量に光強度が同時に衝突することができることを特徴とする、請求項2~5のいずれか一項に記載の光シート顕微鏡。
- 前記操作のための手段は、特定の強度分布を前記試料に衝突させるための第1の空間光変調器(23、41)を含むことを特徴とする、請求項2~5のいずれか一項に記載の光シート顕微鏡。
- 前記操作のための手段は、特定の振幅分布を前記特定の強度分布に付加するための第2の空間光変調器を含むことを特徴とする、請求項7に記載の光シート顕微鏡。
- 前記操作のための手段は、好ましくは前記光シート平面に平行な平面内、特に好ましくは前記光シート平面内に特定の強度分布を生成するためのデジタルマイクロミラーアレイ(27)を含むことを特徴とする、請求項2~8のいずれか一項に記載の光シート顕微鏡。
- 前記第1の空間光変調器(23)、前記デジタルマイクロミラーアレイ(27)、又はその両者の組合せの間を切り換えるためのスイッチング手段、好ましくはスイッチングミラー(38)を含む、請求項7又は8を参照した場合の請求項9に記載の光シート顕微鏡。
- 空間光変調器の第1の領域(29)は特定の強度又は振幅分布を前記試料に衝突させるために、及び補正素子として具現化され、前記空間光変調器(23)の第2の領域(30)は前記検出ビーム経路内の補正素子としてのみ具現化され、前記検出されるべき光を前記第2の領域(30)へと、且つ前記操作に使用される前記光を前記第1の領域(29)へと案内するための偏向手段が提供されることを特徴とする、前記操作用対物レンズ(O3)が前記検出用対物レンズ(O2)と同じである、請求項7~10のいずれか一項に記載の光顕微鏡。
- 前記偏向手段は、相互に関して平行に、及び好ましくは前記第1の空間光変調器(23)の活性光学面に垂直に配置される活性光学面を有するダイクロイック素子(31)を含み、前記ビーム経路は前記操作に使用され、検出されるべき前記光がそれぞれ前記ダイクロイック素子(31)へと2回案内され、前記それぞれの領域への前記偏向は前記ダイクロイック素子(31)の厚さにより実現されることを特徴とする、請求項11に記載の光シート顕微鏡。
- 前記照明用光学ユニットは空間光変調器(41)を含み、その上に前記光シート形成のための位相パターンが光シート生成領域(43)において転写され、特定の強度分布を前記試料に衝突させるための位相パターンが操作領域(42)に転写されることと、前記照明用光学ユニットは、前記操作のための前記光を前記操作領域(42)のみへと、且つ前記光シート生成のための光を前記光シート生成領域(43)のみへと偏向させるための手段を含むことを特徴とする、前記操作用対物レンズ(O3)が前記照明用対物レンズ(O1)と同じである、請求項1~10のいずれか一項に記載の光シート顕微鏡。
- 前記操作用の光の光源、波長、及び強度は二光子及び多光子遷移を励起するように設計されることを特徴とする、請求項1~13のいずれか一項に記載の光シート顕微鏡。
- 操作に使用される前記光の前記強度の、前記操作ビーム経路の軸に沿った軸方向の局在化のために、時間的フォーカシングのための機構が提供され、これは好ましくは群速度分散を制御するためのコントローラを備えるフェムト秒パルスレーザ(56)を含むことを特徴とする、請求項1~14のいずれか一項に記載の光シート顕微鏡。
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