JP4370404B2 - Dlp式エバネッセンス顕微鏡 - Google Patents
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Description
従来のエバネッセント光照明を発生させる方法の1つは、照明光が全反射する角度でカバーガラスに入射するように光学系の反射ミラー面を設置することにより実現している。
特許文献1は、レーザ顕微鏡によるコンフォーカル画像と蛍光顕微鏡によるエバネッセント蛍光画像を選択的に取得可能な顕微鏡で、エバネッセント光照明は光ファイバを利用して実現し、スキャナの偏向角度の停止位置を決定することによりエバネッセント蛍光観察の際のエバネッセント光照明の調節を行うものである。DMDの使用はなく、リング状照明でもないので入射光の利用効率に限界がある。
特許文献2は、ビデオプロジェクタでLCD以外にDMDを使用する点およびリング照明が記載され、当該文献の中で実施の一例として投光照明と透過照明を選択的に切り替える技術が開示されているが、エバネッセント光照明を実現するものではない。
特許文献3における近接場照明はカンチレバーで実現するものであり、エバネッセント光による試料からの伝搬光は、試料の下側に配置した全反射ミラー,レンズによる光学系で観察する構成となっており、特許文献1と同様、DMDを使用するものではない。
特許文献4は、通常の落射照明とエバネッセント光照明とを切り替え可能な照明光学系を開示している。しかしながら、エバネッセント光照明を当てるための構造はレンズに入射する光を光ファイバの位置を変えて実現するものである。これについてもDMDの使用はない。
および、前記カバーガラスに臨界角よりも大きな角度で入射して全反射し、エバネッセンス光を生じさせる光を反射可能なリング形状を形成する第2のマイクロミラーのオン制御と、および、前記カバーガラスに臨界角よりも小さな角度で入射する光を反射可能な第3のマイクロミラーのオン制御と、を切り替え可能であることを特徴とする。これにより、第1のマイクロミラーをオン制御した場合には標本に対してスリット光照明が行われ、第2のマイクロミラーをオン制御した場合には標本に対してエバネッセント光照明が行われ、第3のマイクロミラーをオン制御した場合には標本に対して落射照明が行われる。
本発明の請求項2は、請求項1記載の発明において前記第2レンズ系は前記第1レンズ系と前記DMD装置の間に凸レンズを配置して平行光にし、前記DMD装置とダイクロイックミラーの間にさらに凸レンズを配置して前記対物レンズ系の後焦点面に集束させることを特徴とする。
本発明の請求項3は、レーザ光源と、前記レーザ光源からの光を発散する第1レンズ系と、前記第1レンズ系で発散された光束を平行光にする第2レンズ系と、前記第2レンズ系からの光が入射し、多数のマイクロミラーのオン制御によって光を反射するDMD装置と、前記DMD装置からの反射光を入射して光路を変更するダイクロイックミラーと、前記DMD装置と前記ダイクロイックミラーの間に配置され、前記オン制御された前記マイクロミラーからの光束を対物レンズ系の後焦点面に集束させることが可能な集光用レンズ群系と、前記ダイクロイックミラーからの光を入射する対物レンズ系と、前記対物レンズ系の前側に配置されたカバーガラスと、前記カバーガラスに搭載された標本からの光が、前記対物レンズ系および前記ダイクロイックミラーを通過し、該光を結像させる第3レンズ系と、前記第3レンズ系で結像された前記標本の像を観察するための観察手段とを備え、前記DMD装置は、前記マイクロミラーのうち、前記カバーガラスに臨界角で入射する光を反射可能な第1のマイクロミラーのオン制御と、および、前記カバーガラスに臨界角よりも大きな角度で入射して全反射し、エバネッセンス光を生じさせる光を反射可能なリング形状を形成する第2のマイクロミラーのオン制御と、および、前記カバーガラスに臨界角よりも小さな角度で入射する光を反射可能な第3のマイクロミラーのオン制御と、を切り替え可能であることを特徴とする。これにより、第1のマイクロミラーをオン制御した場合には標本に対してスリット光照明が行われ、第2のマイクロミラーをオン制御した場合には標本に対してエバネッセント光照明が行われ、第3のマイクロミラーをオン制御した場合には標本に対して落射照明が行われる。
本発明の請求項4は、請求項3記載の発明において前記集光用レンズ群系は、リング状に配置されたマイクロレンズ群で構成したことを特徴とする。
本発明の請求項5は、請求項3記載の発明において前記集光用レンズ群系は、トーリックレンズ(環状レンズ)を用いたことを特徴とする。
図1は、本発明によるDLP式エバネッセンス顕微鏡の実施の形態を示すブロック図である。
この実施の形態は、本発明に直接関連する光学系を中心に記載したもので、他の部分は省略してある。
レーザ光源1,凹レンズ2,凸レンズ3,DMD装置4,凸レンズ22,ダイクロイックミラー5,超高開口数対物レンズ7,カバーガラス8,標本9,凸レンズ10およびCCD装置11によって構成されている。
DMD装置4は図示しない制御回路によってオンオフ制御され、エバネッセント光照明を得るために所定径以上の4aで示す部分のマイクロミラーをオン状態にする。
凸レンズ22を出射したリング形状の光はダイクロイックミラー5で反射され、超高開口数対物レンズ7の後焦点面で一旦集束した後、超高開口数対物レンズ7に入射して屈折し所定の角度でカバーガラス8に入射する。カバーガラス8上の下面に対し臨界角以上の入射であるため、全反射を起こし、再度、超高開口数対物レンズ7へ入射する(入射位置と対象位置)。
カバーガラス8の表面には薄いエバネッセント光が伝搬し、蛍光物質が含まれている標本を照射する。標本で発生した蛍光は超高開口数対物レンズ7,ダイクロイックミラー5,凸レンズ10を通過してCCD装置11の受光面に結像する。標本の蛍光像は、図示しないモニタなどによって観察することができる。
リング形状の光L1 は超高開口数対物レンズ7で屈折されカバーガラス8に対し臨界角以上で入射し、全反射を起こして超高開口数対物レンズ7の対称位置に戻る。カバーガラス8の全反射を起こした下面部分付近にエバネッセント光L2 が発生し、これらはカバーガラスの上面に向けて伝搬し標本の下面の領域に達する。標本には蛍光物質が含まれているため、エバネッセント光により蛍光が発生し蛍光によるエバネッセント光照射部分の像を観察することができる。
この実施の形態は、図1と第2のレンズ系の構成が異なり、他の部分は変わらない。図1と同じ機能部分には同じ符号を付してある。
凹レンズ2とDMD装置4の間に凸レンズ3を挿入するとともにダイクロイックミラー5とDMD装置4の間に集光用レンズ群20を配置してある。凸レンズ3によって凹レンズ2からの発散光を平行光にしてDMD装置4に入射させ、DMD装置4からの平行光を集光用レンズ群20のリング部分のレンズ20aによって超高開口数対物レンズ7の後焦点面に集束させている。
集光用レンズ群20からの光はダイクロイックミラー5によって反射され、後焦点面6を通って超高開口数対物レンズ7で屈折しカバーガラス8の下面に臨界角以上の角度で入射して全反射しエバネッセント光を発生させる。
集光用レンズ群がトーリックレンズの場合、エバネッセント光照明するには図4(a)の4a1 に示すリング状のマイクロミラーをオン制御する。また、マイクロレンズ群の場合、図4(b)の4a2 に示すリング状のマイクロレンズ相当のマイクロミラーをオン制御する。エバネッセント光照明からスリット光照明に切り替えるには、DMDのマイクロミラーをリング状のマイクロミラー4a1 ,4a2 から内側のリング部分のマイクロミラーをオン制御し、さらに落射照明に切り替えるには中心の円部分のマイクロミラーをオン制御する。
図5(a)の20a1 は図4(a)で示すオン制御されるDMDに対応したトーリックレンズの例を、図5(b)の20a2 は図4(b)で示すオン制御されるDMDに対応したマイクロレンズ群の例をそれぞれ示している。
このように臨界角以上を実現するリング状の照明は、リングの幅をDMD装置の対応するマイクロミラーをオン制御することによって変えることができ、エバネッセント光の発生領域の大きさを変えることができる。
また、標本として細胞の例を説明したが、半透明体や液体などを対象としても良い。
2 凹レンズ
3,10 凸レンズ
4 DMD装置
5 ダイクロイックミラー(DM)
6 後焦点面
7 超高開口数対物レンズ
8 カバーガラス
9 標本(細胞)
11 CCD装置(観察手段)
12 エバネッセント光
Claims (5)
- レーザ光源と、
前記レーザ光源からの光を発散する第1レンズ系と、
前記第1レンズ系で発散された光束を、対物レンズ系の後焦点面に集束させる第2レンズ系と、
前記第2レンズ系からの光が入射し、多数のマイクロミラーのオン制御によって光を反射するDMD装置と、
前記DMD装置からの反射光を入射して光路を変更するダイクロイックミラーと、
前記ダイクロイックミラーからの光を入射する前記対物レンズ系と、
前記対物レンズ系の前側に配置されたカバーガラスと、
前記カバーガラス上の標本からの光が、前記対物レンズ系および前記ダイクロイックミラーを通過し、該光を結像させる第3レンズ系と、
前記第3レンズ系で結像された前記標本の像を観察するための観察手段とを備え、
前記DMD装置は、前記マイクロミラーのうち、
前記カバーガラスに臨界角で入射する光を反射可能な第1のマイクロミラーのオン制御と、
および、前記カバーガラスに臨界角よりも大きな角度で入射して全反射し、エバネッセンス光を生じさせる光を反射可能なリング形状を形成する第2のマイクロミラーのオン制御と、
および、前記カバーガラスに臨界角よりも小さな角度で入射する光を反射可能な第3のマイクロミラーのオン制御と、
を切り替え可能であることを特徴とするDLP式エバネッセンス顕微鏡。 - 前記第2レンズ系は前記第1レンズ系と前記DMD装置の間に凸レンズを配置して平行光にし、前記DMD装置とダイクロイックミラーの間にさらに凸レンズを配置して前記対物レンズ系の後焦点面に集束させることを特徴とする請求項1記載のDLP式エバネッセンス顕微鏡。
- レーザ光源と、
前記レーザ光源からの光を発散する第1レンズ系と、
前記第1レンズ系で発散された光束を平行光にする第2レンズ系と、
前記第2レンズ系からの光が入射し、多数のマイクロミラーのオン制御によって光を反射するDMD装置と、
前記DMD装置からの反射光を入射して光路を変更するダイクロイックミラーと、
前記DMD装置と前記ダイクロイックミラーの間に配置され、前記オン制御された前記マイクロミラーからの光束を対物レンズ系の後焦点面に集束させることが可能な集光用レンズ群系と、
前記ダイクロイックミラーからの光を入射する対物レンズ系と、
前記対物レンズ系の前側に配置されたカバーガラスと、
前記カバーガラスに搭載された標本からの光が、前記対物レンズ系および前記ダイクロイックミラーを通過し、該光を結像させる第3レンズ系と、
前記第3レンズ系で結像された前記標本の像を観察するための観察手段とを備え、
前記DMD装置は、前記マイクロミラーのうち、
前記カバーガラスに臨界角で入射する光を反射可能な第1のマイクロミラーのオン制御と、
および、前記カバーガラスに臨界角よりも大きな角度で入射して全反射し、エバネッセンス光を生じさせる光を反射可能なリング形状を形成する第2のマイクロミラーのオン制御と、
および、前記カバーガラスに臨界角よりも小さな角度で入射する光を反射可能な第3のマイクロミラーのオン制御と、
を切り替え可能である
ことを特徴とするDLP式エバネッセンス顕微鏡。 - 前記集光用レンズ群系は、リング状に配置されたマイクロレンズ群で構成したことを特徴とする請求項3記載のDLP式エバネッセンス顕微鏡。
- 前記集光用レンズ群系は、トーリックレンズを用いたことを特徴とする請求項3記載のDLP式エバネッセンス顕微鏡。
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