JP4532745B2

JP4532745B2 - 顕微鏡における励起光と放出光との分離構造

Info

Publication number: JP4532745B2
Application number: JP2000589988A
Authority: JP
Inventors: シェーテンアンデルプロメナーデ３ドイツ
Original assignee: カールツァイスイエナゲーエムベーハー
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2019-12-22
Also published as: EP1141763B1; HK1038797A1; DE59915074D1; JP2002533747A; WO2000037985A2; EP1591825B2; WO2000037985A3; EP1591825A2; EP1591825B1; DE19936573A1; US7009763B1; EP1591825B8; EP1141763A1; EP1141763B2; DE59912534D1; EP1591825A3

Description

【０００１】
（発明を実施するための最良の形態）
図１〜図３は、本発明に従う構造の実施例を示す。
【０００２】
図１では、ミラーＳＰとビームスプリッタＳＴとによって、異なる波長をもつ２つのレーザＬ１，Ｌ２の光（励起光）が共通のビームパスに与えられ、蒸着プリズム（vaporized prism）の面Ｓ１上でＡＯＴＦ（音響光学変調フィルター）方向に反射される。励起光はＡＯＴＦに導入され、ＡＯＴＦ制御周波数によって設定された波長について第１のオーダで回折された光は、上流と下流にビームプロファイル調整用のピンホール光学系ＰＨＯを有するピンホールＰＨの方向に正確に偏向され、一方、他の可能な波長は回折されずにゼロオーダでＡＯＴＦを横切り、ピンホールには達しない。
【０００３】
ここでピンホールＰＨは、励起および検出ピンホールとして同時に機能する。スキャナーユニットＳＣ１，ＳＣ２およびスキャン光学系ＳＣＯによって、励起光は顕微鏡のビームパスＭ１方向に試料に向かって投影される。
【０００４】
試料から放出され、励起光成分と周波数偏移された蛍光成分とを含む光は、光路をさかのぼってＡＯＴＦへと進む。第１のオーダの回折によって励起光波長成分は再びプリズムＰＳの鏡面Ｓ１に達し、一方、蛍光成分は回折されずにゼロオーダでＡＯＴＦを横切り、最終的には反射励起光に対してある角度をとる。こうしてゼロオーダと第１のオーダのビームとの間に、プリズム面Ｓ１−Ｓ２間のピークが正確に位置決めされ、これにより蛍光は面Ｓ２に当射し、この面によって検出ユニット方向に反射される。検出ユニットは一例としてラインフィルターＬＦと、カラーディバイダＮＦＴと、異なる波長用の２つの検出器とを含む。
【０００５】
ＡＯＴＦは励起光に対する帯域幅が約２ｎｍと低いため、１０ｎｍを上回る帯域幅をもつダイクロイックフィルターと比較した場合に明らかに有利なエキストリームエッジフィルターとして機能する。
【０００６】
励起光波長と蛍光波長との間の間隔は１０ｎｍ未満になりうるから、このことは特に重要であり、本発明に従う構造によって波長に関係なくなお分離が可能である。
【０００７】
ＡＯＴＦは、周波数の変更によってレーザＬ１の波長からレーザＬ２の波長へ切り替え可能で、この場合もやはり励起光を蛍光から分離することができる。
【０００８】
面Ｓ１，Ｓ２をもつプリズムの代わりに、面Ｓ１，Ｓ２に対応するが接続はされていない２つの独立したミラーを使用してもよい。この場合の利点は、ＡＯＴＦまたは検出器ＤＥに対して正確な設定ができるようにミラーを回転式に構成してもよいことである。
【０００９】
図２は、スキャナーＳＣが１つだけの場合における上記と同様の構造を示す。ここではプリズムの代わりに、図１と同じ態様で励起光をＡＯＴＦ方向に偏向するミラーＳが設けらる。この場合、ＡＯＴＦを通ってゼロオーダで戻る蛍光はミラーＳに沿って進み、図示しないが検出部へと進む。
【００１０】
基本的には、ＡＯＴＦのみが励起光と蛍光との分離装置として機能する構造を考えることができ、この場合、レーザ光は上流の素子を経ずに第１のオーダ方向にＡＯＴＦへ進み、検出器光は励起光に対してある角度でＡＯＴＦから射出して、直接、検出ユニットへ進む。このような構成は、例えば４°という角度は非常に小さく、波長成分の混合は回避されるため、構造の長さにのみ影響を及ぼす。また、蛍光用にのみ分離用ミラーを設けてもよい。
【００１１】
図３は、非蒸着プリズム（unvaporized prism）を有する他の有利な構造を示し、これは屈折によって励起レーザ光を第１のオーダでＡＯＴＦへ導き、ゼロオーダ（蛍光）を検出器ＤＥへ向けて偏向する。
【００１２】
第１オーダとゼロオーダとの間の角度および波長が有利に異なるため、波長成分を明確に分離できる。
【００１３】
本発明は、特にＡＯＴＦを有するレーザスキャン顕微鏡での使用に有利である。顕微鏡のビームパス中で異なる回折オーダによってビームを分離する他の光回折素子を有利に利用することも可能であり、これは本発明の範囲内に有利に含まれる。
【００１４】
従って、これは励起強度の調整に有利に使用可能である。
【００１５】
図４では、レーザビームパス中にＡＯＴＦおよびＡＯＭで構成される複数のかかる素子が有利に設けられ、レーザ光を供給する。ここではＵＶ，ＶＩＳまたはＩＲ等の複数のレーザ線Ｌ１〜Ｌ３は、互いに独立して調整可能な励起力によって同時または個々に与えることができる。

Claims

試料に向かって励起光を放出する、照射源を有し、
前記試料から放出された放出光を検出するための検出素子を有し、
励起光を前記試料まで導くため、かつ放出光を前記照射源および検出素子の方向に戻すように導くための顕微鏡光学系を有し、
励起光を回折させるための音響光学素子であって、これにより、回折された励起光の強度を調節することが可能であり、回折された励起光を前記顕微鏡光学系に導入することが可能となるように前記照射源と前記顕微鏡光学系との間に配置された、音響光学素子を有し、
前記試料から放出された放出光が、励起光成分と波長偏移された蛍光成分とを含み、
前記試料から放出された励起光が、前記音響光学素子によって前記照射源の方向に偏向可能であり、
前記試料から放出された波長偏移された蛍光が、回折されずに前記音響光学素子を通過可能であるとともに、前記放出光の励起光成分から空間的に分離可能であり、
回折されずに前記音響光学素子を通過させられた波長偏移された蛍光が、前記検出素子によって検出可能なように、前記検出素子が、前記音響光学素子を基準にして配置されており、
前記検出素子において波長偏移された蛍光を選択的に検出するために、前記音響光学素子と前記検出素子との間に配置されたフィルター素子を有する、蛍光顕微鏡。
請求項１に記載の蛍光顕微鏡であって、
光成分の分離を改善するため、光の方向に影響を及ぼす少なくとも１つの光学素子が、前記音響光学素子の上流の励起ビームパス中、または前記音響光学素子の下流の検出ビームパス中に設けられている、蛍光顕微鏡。
請求項２に記載の蛍光顕微鏡であって、
前記光学素子として、反射素子、または蒸着プリズムが設けられている、蛍光顕微鏡。
請求項２または請求項３に記載の蛍光顕微鏡であって、
前記光学素子として、あるいはもう１つの光学素子として、前記音響光学素子の上流の励起ビームパス中、または前記音響光学素子の下流の検出ビームパス中に配置された光屈折素子が設けられている、蛍光顕微鏡。
試料に向かって励起光を放出する、照射源を有し、
前記試料から放出された放出光を検出するための検出素子を有し、
励起光を前記試料まで導くため、かつ放出光を前記照射源および検出素子の方向に戻すように導くための顕微鏡光学系を有し、
励起光を回折させるための音響光学素子であって、回折された励起光を前記顕微鏡光学系に導入することが可能となるように前記照射源と前記顕微鏡光学系との間に配置された、音響光学素子を有し、
前記試料から放出された放出光が、励起光成分と波長偏移された蛍光成分とを含み、
前記試料から放出された励起光が、前記音響光学素子によって回折により前記照射源の方向に偏向可能であり、
前記試料から放出された波長偏移された蛍光が、回折されずに前記音響光学素子を通過可能であるとともに、前記放出光の励起光成分から空間的に分離可能であり、
回折されずに前記音響光学素子を通過させられた波長偏移された蛍光が、前記検出素子によって検出可能なように、前記検出素子が、前記音響光学素子を基準にして配置されており、
前記検出素子において波長偏移された蛍光を選択的に検出するために、前記音響光学素子と前記検出素子との間に配置されたフィルター素子を有し、
前記音響光学素子の上流の励起ビームパス中、または前記音響光学素子の下流の検出ビームパス中に配置された、光の方向に影響を及ぼすため、かつ光成分を分離するための、少なくとも１つの光屈折素子を有する、蛍光顕微鏡。
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の蛍光顕微鏡であって、
前記顕微鏡光学系の方向に、音響光学素子として、まずＡＯＭが、次にＡＯＴＦが設けられている、蛍光顕微鏡。
試料に向かって励起光を放出する、照射源を有し、
前記試料から放出された放出光を検出するための検出素子を有し、
励起光を前記試料まで導くため、かつ放出光を前記照射源および検出素子の方向に戻すように導くための顕微鏡光学系を有し、
励起光を回折させるための複数の音響光学素子であって、回折された励起光を前記顕微鏡光学系に導入することが可能となるように前記照射源と前記顕微鏡光学系との間に配置された、音響光学素子を有し、
前記顕微鏡光学系の方向に、音響光学素子として、まずＡＯＭが、次にＡＯＴＦが設けられており、
前記試料から放出された放出光が、励起光成分と波長偏移された蛍光成分とを含み、
前記試料から放出された励起光が、前記音響光学素子によって前記照射源の方向に回折により偏向可能であり、
前記試料から放出された波長偏移された蛍光が、回折されずに前記音響光学素子を通過可能であるとともに、前記放出光の励起光成分から空間的に分離可能であり、
回折されずに前記音響光学素子を通過させられた波長偏移された蛍光が、前記検出素子によって検出可能なように、前記検出素子が、前記音響光学素子を基準にして配置されており、
前記検出素子において波長偏移された蛍光を選択的に検出するために、前記音響光学素子と前記検出素子との間に配置されたフィルター素子を有する、蛍光顕微鏡。
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の蛍光顕微鏡であって、少なくとも１本のガラスファイバが励起光を送り込むために設けられている、蛍光顕微鏡。
請求項７または請求項８に記載の蛍光顕微鏡であって、
光成分の分離を改善するため、光の方向に影響を及ぼす少なくとも１つの光学素子が、前記音響光学素子の上流の励起ビームパス中、または前記音響光学素子の下流の検出ビームパス中に設けられている、蛍光顕微鏡。
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の蛍光顕微鏡であって、
前記照射源が、波長の異なる複数のレーザとして構成されており、
複数の音響光学素子が設けられており、各々のレーザに、少なくとも１つの音響光学素子が対応付けられており、
前記音響光学素子における回折による異なる波長を、顕微鏡のビームパスに同時または個別に送り込むことが可能であり、
波長偏移された放出光および各々の場合において波長の異なる励起光が、回折されずにそれぞれの音響光学素子を通過可能である、蛍光顕微鏡。
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の蛍光顕微鏡であって、前記音響光学素子として、ＡＯＴＦまたはＡＯＭが設けられている、蛍光顕微鏡。
請求項１０に記載の蛍光顕微鏡であって、
各々のレーザの励起パワーが、それぞれの音響光学素子により個別に調整可能である、蛍光顕微鏡。
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の蛍光顕微鏡であって、
前記音響光学素子が周波数変更によって、第１のレーザの第１の波長から第２のレーザの第２の波長に切り換えることが可能である、蛍光顕微鏡。
請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の蛍光顕微鏡であって、
第１の回折オーダでの前記音響光学素子における回折により前記励起光を前記顕微鏡光学系に導入することが可能である、蛍光顕微鏡。
請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の蛍光顕微鏡であって、
励起および検出ピンホールとしてのピンホールが、前記顕微鏡光学系の上流に配置されている、蛍光顕微鏡。
請求項１０から請求項１５のいずれか１項に記載の蛍光顕微鏡であって、
前記顕微鏡光学系の方向における前記複数のレーザの照射を波長の大きい順に顕微鏡のビームパスに連続的に送り込むことが可能である、蛍光顕微鏡。
請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の蛍光顕微鏡であって、
ＵＶ光、可視光、または赤外線光を顕微鏡のビームパスに送り込むことが可能である、蛍光顕微鏡。
蛍光顕微鏡の光路に光をカップリングさせて入力する装置であって、
異なる波長の光を放出する、複数の光源を有し、
複数の音響光学素子が設けられており、前記複数の光源の各々に、少なくとも１つの音響光学素子が対応付けられており、
前記複数の光源の光を合成するために、前記音響光学素子が共通の光軸上に配置されており、
前記音響光学素子における回折によって、異なる波長の光を前記共通の光軸に同時または個別に送り込むことが可能であり、前記共通の光軸において合成可能である、装置。
請求項１８に記載の装置であって、
ＡＯＴＦまたはＡＯＭが前記音響光学素子として設けられている、装置。
請求項１９に記載の装置であって、
顕微鏡光学系の方向に、音響光学素子として、まずＡＯＭが、次にＡＯＴＦが設けられている、装置。