JP5307868B2 - Total reflection microscope - Google Patents
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Description
本発明は、全反射型顕微鏡に関する。 The present invention relates to a total reflection microscope.
このような形式の従来の走査型レーザー顕微鏡を図5を参照して説明する。走査型レーザー顕微鏡102は、レーザー光源104からレーザービーム(以下、ビームという)を所定の方向に出射させ、ビームエクスパンダ106でこのビームを任意の径に拡大させて出射させる。また、ダイクロイックミラー108で、入射されたビームを直角の方向に反射させ、このビームを1対のガルバノメータスキャナ110x,110yで、それぞれX、Y方向に走査する。そして、瞳投影レンズ112を介してビームを所定の距離で集光させ、折り返しミラー114で結像レンズ116へと反射させ、このビームを対物レンズ118を介してカバーガラス120が載置された標本122に照射する。
A conventional scanning laser microscope of this type will be described with reference to FIG. The
この結果、標本122からは、この標本122の特性に対応した蛍光が発せられる。この蛍光は、対物レンズ118および結像レンズ116などを介して前記ダイクロイックミラー108に入射する。このダイクロイックミラー108に入射した蛍光は透過し、共焦点レンズ124を介して、共焦点ピンホール126で焦点を結ぶ。そして、レーザーカットフィルタ128を介して選択された蛍光のみを光電子倍増管130に入射し、入射光量に応じた電気信号に光電変換させる。
As a result, the
そして、この電気信号をガルバノメータスキャナ110x,110yの走査角度に同期して画像メモリに蓄積し、ビデオ信号に同期して読み出して、画像モニタ上に画像を表示させる。
The electric signal is stored in the image memory in synchronization with the scanning angle of the
このような走査型レーザー顕微鏡では、用途が特定されており、汎用性が制限されるという問題があった。この問題点を解決した顕微鏡として、特開平6−27385号公報で開示されている走査型レーザー顕微鏡が知られている。
この走査型レーザー顕微鏡144は、図6に示すように、切り替え可能な第1の光路(顕微鏡観察用光路:実線)146と、第2の光路(肉眼視観察用光路:破線)148とを備えている。
Such a scanning laser microscope has a problem that its application is specified and versatility is limited. As a microscope that solves this problem, a scanning laser microscope disclosed in JP-A-6-27385 is known.
As shown in FIG. 6, the
まず、この顕微鏡の光路を顕微鏡観察用の第1の光路146に設定した場合について説明する。
この顕微鏡144は、レーザー光源150から出射されたレーザービーム(以下、ビームという)をビームエクスパンダ152に入射させる。このビームエクスパンダ152は、順に集束レンズ154と、ピンホール156と、ラインフィルタ158と、コリメータレンズ160と、ミラー162とを備えている。なお、コリメータレンズ160とミラー162とは、光路上を一体となって挿脱可能な第1のスライダ164上に設置されている。
そして、ミラー166を介してビームを反射させ、ビームに対して傾けられたダイクロイックミラー168に入射させる。このダイクロイックミラー168は、このビームを透過させ、ミラー170を介してビームを反射させる。また、ミラー172を介してビームを反射させる。なお、このミラー172は、光路上を挿脱可能な第2のスライダ174上に設置されている。
そして、ガルバノメータスキャナ176を介してビームを走査し、瞳投影レンズ178を介してこのビームを所定の距離で集光させる。そして、対物レンズ180を介して標本182上にビームを集光、照射させる。
First, the case where the optical path of this microscope is set to the first optical path 146 for microscopic observation will be described.
The
Then, the beam is reflected through the
Then, the beam is scanned through the
この標本182から発せられる蛍光を対物レンズ180、瞳投影レンズ178などを順に遡って、ダイクロイックミラー168に入射させる。このダイクロイックミラー168は、蛍光を反射させ、スポット投影レンズ184、共焦点ピンホール186、レーザーカットフィルタ188および光電子倍増管190を順に介して、標本182の像を得る。
Fluorescence emitted from the
一方、この顕微鏡が肉眼視観察用の第2の光路148に設定した場合について説明する。この場合、上記の構成から第1および第2のスライダ164,174が顕微鏡観察用の光路から外されている。
その代わりに、ラインフィルタ158を透過したビームを、前記コリメータレンズ160よりも大径の他のコリメータレンズ192に入射させ、平行光にする。そして、コレクターレンズ194を介して前記ガルバノメータスキャナ176付近でビームを集光させ、このビームを反射させる。そして、このビームを瞳投影レンズ178を介して、観察光学プリズム196に入射させるが、このプリズム196は、ビームを透過させる。そして、対物レンズ180を介して標本182にビームを照射させる。
この標本182から発せられた蛍光を対物レンズ180を介してプリズム196に入射させ、このプリズム196内で複数回反射させ、所定の方向に出射させる。この蛍光をレーザーカットフィルタ198を介して、肉眼視する。
On the other hand, the case where this microscope is set to the second
Instead, the beam that has passed through the
Fluorescence emitted from the
従って、観察光学プリズム196を光路上から外し、第1および第2のスライダ164,174を光路上に入れると、従来と同様な共焦点顕微鏡観察用の光学系が構成される。
Therefore, when the observation
一方、観察光学プリズム196を光路上に入れ、第1および第2のスライダ164,174を光路上から外すと、肉眼視観察用の光学系が構成される。
従って、上記の構成の顕微鏡では、2つのスライダ164,174を光路上から挿脱して、同一のレーザー光源150を顕微鏡観察用の光源および肉眼視観察用の光源としても使用することができる。
On the other hand, when the observation
Therefore, in the microscope having the above-described configuration, the two
ところで、近年より、生体細胞の機能解析が盛んに行なわれるようになっている。これら細胞の機能解析の中で、特に細胞膜の機能を解析するために、細胞膜およびその近傍からの蛍光のみを検出するために、全反射型顕微鏡が用いられるようになっている。
全反射型顕微鏡は、近接場光学(レーザー)顕微鏡の一種である。この顕微鏡は、標本をそれぞれ屈折率の異なる標本とカバーガラスとの界面におけるエバネッセント場で励起して、標本の特性に対応した蛍光を標識させるものである。この顕微鏡では、カバーガラスと標本(主に細胞膜)との間の屈折率の差を利用して、対物レンズの中心からオフセットされた位置からカバーガラスに向けて斜めに照明光(レーザービーム)を導く。このカバーガラス内でレーザービームを全反射させて、カバーガラスから僅かに滲み出るレーザービームで標本を励起させる。エバネッセント場は、界面から遠ざかるにつれて、指数関数的に減衰する。可視光領域では、ガラスと水(生細胞)との界面では、100nm〜200nmの滲み出し深さを得ることは容易で、この滲み出し深さが、深さ方向の空間分解能として得られる。
By the way, in recent years, functional analysis of living cells has been actively performed. Among these functional analyzes of cells, a total reflection microscope has been used to detect only the fluorescence from the cell membrane and its vicinity, particularly in order to analyze the function of the cell membrane.
The total reflection microscope is a kind of near-field optical (laser) microscope. In this microscope, the specimen is excited by an evanescent field at the interface between the specimen and the cover glass having different refractive indexes, and fluorescence corresponding to the characteristics of the specimen is labeled. In this microscope, using the difference in refractive index between the cover glass and the specimen (mainly cell membrane), illumination light (laser beam) is obliquely directed toward the cover glass from a position offset from the center of the objective lens. Lead. The laser beam is totally reflected in the cover glass, and the specimen is excited by the laser beam that slightly oozes from the cover glass. The evanescent field decays exponentially as it moves away from the interface. In the visible light region, it is easy to obtain a bleeding depth of 100 nm to 200 nm at the interface between glass and water (live cells), and this bleeding depth is obtained as a spatial resolution in the depth direction.
しかしながら、上記の一般的な走査型レーザー顕微鏡および特開平6−27385号公報による顕微鏡は、特に細胞膜の機能を解析するための装置としては、十分な性能を発揮できないことがある。また、走査型レーザー顕微鏡と、細胞膜の機能を解析するのに適した全反射型レーザー顕微鏡との両方を揃えると、コスト高になるという欠点がある。
また、特開平6−27385号公報による顕微鏡では、2つの光路が設けられ、2つの観察系を備えているが、2つの異なる顕微鏡としての機能を有するものではない。
However, the above-described general scanning laser microscope and the microscope disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-27385 may not exhibit sufficient performance particularly as an apparatus for analyzing the function of the cell membrane. Further, if both the scanning laser microscope and the total reflection laser microscope suitable for analyzing the function of the cell membrane are prepared, there is a disadvantage that the cost increases.
Further, in the microscope disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-27385, two optical paths are provided and two observation systems are provided. However, the microscope does not have a function as two different microscopes.
本発明は、光路に設定された対物レンズの種類により、光の最適なオフセット量が設定される、全反射型顕微鏡を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a total reflection microscope in which an optimum offset amount of light is set according to the type of objective lens set in the optical path .
上記課題を解決するために、本発明に係る全反射型顕微鏡は、光源と、前記光源からの光を複数種から選択される対物レンズを介して標本上に照射して、この標本から蛍光を発生させる照射手段と、前記標本の像を得るようにこの蛍光を検出する検出手段と、前記光の光路に設けられて前記光を前記対物レンズの瞳位置と共役な位置に集光させる集光レンズと、前記光源からの光を前記複数種から選択される対物レンズの中心に対してオフセットさせた位置に入射し、この対物レンズで屈折させて前記標本に対して前記光を斜めに入射させ、前記標本に接するように配置された透明でかつ前記標本に接する面が平坦なカバー材、または前記標本が接するように保持された透明でかつ前記標本に接する面が平坦な標本保持部材と、前記標本との界面で前記光を全反射させるオフセット手段と、前記複数種から選択される対物レンズの種類を検出して、前記オフセット手段において設定するオフセット量を、前記複数種から選択される対物レンズの種類に合わせたオフセット量に制御する制御部とを備えていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a total reflection microscope according to the present invention irradiates a sample with a light source and light from the light source through an objective lens selected from a plurality of types, and emits fluorescence from the sample. An irradiating means for generating, a detecting means for detecting the fluorescence so as to obtain an image of the specimen, and a condensing light that is provided in the optical path of the light and condenses the light at a position conjugate with the pupil position of the objective lens. The light from the lens and the light source is incident on a position offset with respect to the center of the objective lens selected from the plurality of types, and the light is refracted by the objective lens and incident on the sample obliquely. A transparent cover material disposed so as to be in contact with the specimen and having a flat surface in contact with the specimen; or a transparent specimen holding member in which the specimen is in contact with the specimen and a specimen holding member having a flat surface in contact with the specimen; With the specimen And offset means for totally reflecting the light in the plane, and detects the type of the objective lens selected from the plurality of types, the offset amount set in the offset means, the type of the objective lens selected from the plurality of kinds characterized in that it comprises a control unit that control the amount combined offset.
本発明によれば、光路に設定された対物レンズの種類により、光の最適なオフセット量が設定される、全反射型顕微鏡を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention , the total reflection type microscope by which the optimal offset amount of light is set with the kind of objective lens set to the optical path can be provided .
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
まず、第1の実施の形態について図1ないし図3を参照して説明する。
始めに、肉眼で全反射型レーザー顕微鏡観察を行なう場合について、図1を用いて説明する。
(First embodiment)
First, a first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
First, the case of performing total reflection laser microscope observation with the naked eye will be described with reference to FIG.
図1に示すように、レーザー顕微鏡2は、出射口(図示せず)から所定の方向にレーザービーム(以下、ビームという)を出射するレーザー光源4を備えている。このレーザー光源4の前方には、複数の光学部材を有し、ビームを所定の径に拡大させるビームエクスパンダ6が設けられている。このビームエクスパンダ6の前方には、挿脱装置(挿脱手段)8が設けられている。この挿脱装置8は、ビームの光路上に順に集光レンズ10と平行平面板(屈折光学系)12とを備えている。この集光レンズ10は、後述するガルバノメータスキャナ16x,16y間のほぼ中央にビームを集光させる。
また、この平行平面板12は、互いに平行な2つの面を備え、これら面に対して垂直な軸回りに回動可能に枢支されている。このため、この平行平面板12の平行な2つの面の一方の面に入射されたビームを他方の面から出射させる場合、この平行平面板12の回動角度に応じて、前記出射口から出射されたビームの光路に対して平行に所定の距離オフセットさせて出射させることができる。
As shown in FIG. 1, the
The parallel
なお、この挿脱装置8は、手動もしくは電動で光路上から挿脱させることができる。すなわち、この挿脱装置8をビームの光路上に配置される第1の位置と、光路上から外す第2の位置とに手動もしくは電動で移動させることができる。また、これら集光レンズ10および平行平面板12をそれぞれ単体として光路上から手動もしくは電動で挿脱させることもできる。すなわち、これら集光レンズ10および平行平面板12をそれぞれ第1の位置と第2の位置とに手動もしくは電動で移動させることができる。ここでは、これら集光レンズ10および平行平面板12は、第1の位置に配置されている。
The insertion /
そして、この挿脱装置8の前方には、ビームの光路に対して45°傾けられたダイクロイックミラー14が設けられている。このダイクロイックミラー14は、ビームを反射させ、このビームよりも長い波長域の光を透過させるようになっている。このため、このミラー14の中央から所定の方向にオフセットされて入射されたビームを直角に反射させる。
このビームの光路には、1対のガルバノメータスキャナ(レーザー走査装置)16x,16yが互いに平行に設けられているとともに、ビームの光路に対してそれぞれ所望の角度に傾けられている。これらスキャナ16x,16yは、それぞれX方向、Y方向にビームを移動させて、後述する標本38上を走査させるように、可動に形成されている。なお、ここでいうX方向、Y方向とは、後述するカバーガラス36と標本38との界面上に採られている。また、ここでは、これらガルバノメータスキャナ16x,16yをビームに対して所望の角度(ここでは45°)傾けた状態に保持して使用する。すなわち、ダイクロイックミラー14に反射されたビームを1対のガルバノメータスキャナ16x,16yの中央から所定の方向にオフセットさせた位置に入射させる。このビームをそれぞれ直角に反射させるので、ガルバノメータスキャナ16yで反射されたビームは、ダイクロイックミラー14で反射されたビームに対して平行な光路を有する。
A
A pair of galvanometer scanners (laser scanning devices) 16x and 16y are provided in parallel to each other in the beam optical path, and are inclined at a desired angle with respect to the beam optical path. These
このビームの光路上には、標本38にビームを照射させる照射手段が設けられている。この照射手段は、瞳投影レンズ18を備え、この瞳投影レンズ18の中央からオフセットされた位置にビームを入射させる。そして、このビームを任意の角度に屈折して出射させる。
この瞳投影レンズ18の前方には、第1および第2のキューブ20a,20bを備えたターレット20が配設されている。第1のキューブ20aと第2のキューブ20bとの中央には、枢軸が設けられている。このため、ターレット20を枢軸の周りに回転させることができ、光路に対して第1のキューブ20aと第2のキューブ20bとを選択的に配置させることができる。
Irradiation means for irradiating the
In front of the
そして、第1のキューブ20aには、光路に対して所定の角度傾けられたミラー22が配設されている。また、第2のキューブ20bには、ダイクロイックミラー24とレーザーカットフィルタ26とが配設されている。なお、ターレット20に対してビームが入射および出射される方向には、図示しない開口が設けられている。ここでは、第1のキューブ20aに設けられたミラー22が光路上に配置されている。すなわち、瞳投影レンズ18から出射されたビームをミラー22で反射させる。
そして、このビームの光路上には、入射されたビームを透過させ、標本からの蛍光を反射するダイクロイックコーティングが施された観察光学プリズム28が設けられている。なお、この観察光学プリズム28は、光路上から挿脱させることができる。すなわち、この観察光学プリズム28をビームの光路上に配置する第1の位置と、光路上から外す第2の位置とに移動可能である。ここでは、この観察光学プリズム28は、第1の位置に配置されている。
The first cube 20a is provided with a
On the optical path of this beam, there is provided an observation
そして、このビームの光路上には、結像レンズ30が設けられている。透過されたビームをこの結像レンズ30の中央から所定の距離オフセットさせた位置に入射させる。このレンズ30を出射されたビームを後述する対物レンズ34の瞳位置32に集光させる。
なお、この瞳位置32と、前記ガルバノメータスキャナ16x,16y間のほぼ中間の位置とは、共役に設定されている。
An
The
このビームの光路上には、対物レンズ34が設けられている。一般に、全反射型レーザー顕微鏡観察には、高NAを有する対物レンズが使用される。これは、この種の観察手法が行なわれる観察対象、すなわち標本38は、一般的には生細胞なので、基本的にその屈折率は水(1.33)とほぼ同じである。このため、カバーガラス36と標本38との界面で全反射を生じさせるには、対物レンズ34のNAは、1.33よりも大きくなければならない。
An
そして、前記対物レンズ34の中央からオフセットさせた位置にビームを入射させる。この対物レンズ34の前方には、ビームを透過、もしくは屈折させる透明なカバー材(ここではカバーガラス)36が設けられている。このカバーガラス36は、標本38に接する面が平坦に形成されている。なお、この顕微鏡2が倒立型の場合は、通常、シャーレの底部もしくはスライドガラスなどの標本保持部材が透明なカバー材36として働く。
前記対物レンズ34を出射されたビームをカバーガラス36に斜めから照射(入射)させる。このビームをカバーガラス36と標本38との界面で全反射させる。そして、カバーガラス36の界面から僅かに滲み出る励起光(エバネッセント場)で標本38を励起させて、標本の特性に応じた蛍光を発生させる。
Then, the beam is made incident at a position offset from the center of the
The beam emitted from the
標本38から発せられた蛍光を対物レンズ34および結像レンズ30を介して観察光学プリズム28に入射させる。この蛍光をこのプリズム28内で複数回反射させ、所定の方向に出射させる。この蛍光の光路上には、所望の蛍光のみを出射させるレーザーカットフィルタ40が設けられている。従って、肉眼で標本38の観察を行なうことができる。
Fluorescence emitted from the
次に、CCDカメラのような撮像装置で全反射型レーザー顕微鏡観察を行なう場合について、図2を用いて説明する。以下、同一の部材には、上記で用いた符号を使用し、詳しい説明を省略する。 Next, the case of performing total reflection laser microscope observation with an imaging device such as a CCD camera will be described with reference to FIG. Hereinafter, the same symbols are used for the same members, and detailed descriptions thereof are omitted.
前記ターレット20は、回転され、第2のキューブ20bに設けられたダイクロイックミラー24とレーザーカットフィルタ26とが光路上に配置されている。このダイクロイックミラー24は、ビームを反射させ、このビームよりも長い波長域の光を透過させるようになっている。このため、ミラー22を用いた場合と同様に、瞳投影レンズ18から出射されたビームを反射させる。
また、観察光学プリズム28は、第2の位置にあり、光路上から外されている。このため、ダイクロイックミラー24で反射されたビームを直接、結像レンズ30に入射させる。
従って、標本38の特性に応じた蛍光を対物レンズ34および結像レンズ30を順に遡って、ダイクロイックミラー24に入射させるとともにこのミラー24を透過させて、この蛍光をレーザーカットフィルタ26に入射させる。そして、この蛍光の光路上には、撮像装置(ここではCCDカメラ)42が設けられている。従って、この蛍光をCCDカメラ42によって撮像し、図示しない画面に表示させて観察を行なうことができる。
The
The observation
Accordingly, the fluorescence corresponding to the characteristics of the
最後に、走査型レーザー顕微鏡観察を行なう場合について、図3を用いて説明する。
前記挿脱装置8は、第2の位置にあり、光路上から外されている。すなわち、集光レンズ10と平行平面板12とは、第2の位置にあり、光路上から外されている。また、ターレット20は、回転され、第1のキューブ20aに設けられたミラー22が光路上に配置されている。また、観察光学プリズム28も、第2の位置にあり、光路から外されている。
Finally, the case of observation with a scanning laser microscope will be described with reference to FIG.
The insertion /
従って、レーザー光源4で出射されたビームをビームエクスパンダ6を介して径を拡大させ、ダイクロイックミラー14のほぼ中央に入射させる。このダイクロイックミラー14は、ガルバノメータスキャナ16xの方向に向けてビームを反射させる。なお、上述したように、ガルバノメータスキャナ16x,16yは、可動に形成されている。
Accordingly, the diameter of the beam emitted from the laser light source 4 is enlarged via the
瞳投影レンズ18を介してミラー22で反射されたビームを結像レンズ30を介して対物レンズ34に入射させる。対物レンズ34は、このビームで標本38上にスポットを形成する。そして、ガルバノメータスキャナ16x,16yの走査角度に応じて、スポットで標本38上を走査させる。この標本38の特性に応じて発生された蛍光を対物レンズ34、結像レンズ30、ミラー22、瞳投影レンズ18、ガルバノメータスキャナ16y,16xを順に遡って、ダイクロイックミラー14に入射させる。このダイクロイックミラー14は、この蛍光を透過させる。また、この蛍光の光路上には、共焦点レンズ44が設けられ、入射された蛍光を所定の焦点距離に集光させる。この集光位置には、ピンホール46が設けられている。そして、この光路上には、レーザーカットフィルタ48が設けられ、所定の波長域のビームをカットする。そして、このフィルタ48の前方には、光電子倍増管50が設けられている。光電子倍増管50に入射されたビームを、この入射光量に応じて電気信号に光電変換させる。そして、この電気信号を前記ガルバノメータスキャナ16x,16yの走査角度に同期して画像メモリに蓄積させ、ビデオ信号に同期して読み出して、画像モニタ上に画像を表示させて観察を行なうことができる。
従って、上記のような構成で、走査型レーザー顕微鏡観察と、肉眼視またはCCDカメラによる全反射型レーザー顕微鏡観察とを切り替えて使用することができる。このため、1つの顕微鏡で、2つの機能を有する顕微鏡を提供することができる。
The beam reflected by the
Therefore, with the above-described configuration, the scanning laser microscope observation and the total reflection laser microscope observation with the naked eye or the CCD camera can be switched and used. For this reason, a microscope having two functions can be provided with one microscope.
なお、本実施の形態では、平行平面板12は、第1の位置と第2の位置とを移動可能としたが、走査型レーザー顕微鏡として使用する場合、平行な2つの面をビームの光路に対して直角に配置させることが可能であれば第1の位置に配置したままでもよい。
In this embodiment, the plane-
(第2の実施の形態)
次に、第2の実施の形態について、図4を参照して説明する。本実施の形態は、第1の実施の形態の構成と同一部分を備えているので、これらの部分については、説明を省略する。また、第1の実施の形態で用いた部材については、同じ符号を使用して、説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. Since the present embodiment includes the same parts as the configuration of the first embodiment, description of these parts will be omitted. Moreover, about the member used in 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted using the same code | symbol.
図4に示すように、レーザー顕微鏡2は、制御器60を備えている。この制御器60は、それぞれ後述する集光レンズターレット62と、平行平面板駆動装置64と、ターレット20と、観察光学プリズム駆動装置66と、対物レンズ34のレボルバ68とにそれぞれ接続されている。
ビームエクスパンダ6とダイクロイックミラー14との間には、集光レンズターレット62が設けられている。この集光レンズターレット62は、集光レンズ62aと、凸レンズおよび凹レンズの組み合わせにより、単レンズの集光レンズ62aよりも長い焦点距離を有する集光レンズシステム62bと、図示しない空穴とを備えている。すなわち、この集光レンズターレット62は、3段切り替えとなっている。この空穴がビームエクスパンダ6から出射されたビームの光路上に配置された場合、このビームをコリメート光の状態を保って直進させる。なお、この集光レンズターレット62は、制御器60で制御される。
As shown in FIG. 4, the
A condensing
従って、走査型レーザー顕微鏡観察を行なう場合、集光レンズターレット62は、空穴が光路上に設定される。また、全反射型レーザー顕微鏡観察を行なう場合、集光レンズ62aもしくは集光レンズシステム62bが光路上に配置される。そして、これら集光レンズ62aおよび集光レンズシステム62bについて説明する。
Therefore, when performing observation with a scanning laser microscope, the condensing
上述のように、一般に、全反射型レーザー顕微鏡観察には、高NAを有する対物レンズが使用される。例えば、対物レンズのNAが1.65の場合、屈折率差(1.65−1.33=0.22)に余裕があるので、結像レンズ30から対物レンズ34に向けて出射させるビームのNAは、大きくすることができる。しかし、対物レンズ34のNAが1.4の場合、屈折率差は0.07しかなく、効率の良い照明を行なうには、結像レンズ30から対物レンズ34への出射ビームのNAは、かなり小さなものにする必要がある。また、結像レンズ30から対物レンズ34への出射ビームのNAは、小さければよいというものではなく、この値が小さすぎると、照明範囲を十分に得ることができなくなる。
As described above, generally, an objective lens having a high NA is used for total reflection laser microscope observation. For example, when the NA of the objective lens is 1.65, there is a margin in the refractive index difference (1.65-1.33 = 0.22), so that the beam emitted from the
なお、ビームエクスパンダ6から出射されるビームの光束をΦoとすると、対物レンズ34から出射されるビームの光束Φobは、以下の式で表せられる。
Φob=Φo×F’/(F×B)
ここで、Bは対物レンズ34の倍率、F’は瞳投影レンズ18の焦点距離、Fは集光レンズ62aおよび集光レンズシステム62bの焦点距離である。
従って、全反射型レーザー顕微鏡観察を行なう場合、結像レンズ30から対物レンズ34への出射ビームのNAは、対物レンズ34のNAと標本38の屈折率との差を考慮して、最適な値にすることが必要である。
If the light beam emitted from the
Φob = Φo × F ′ / (F × B)
Here, B is the magnification of the
Therefore, when the total reflection laser microscope observation is performed, the NA of the outgoing beam from the
このため、本実施の形態では、光路に設定された対物レンズ34の種類により、集光レンズ62aもしくは集光レンズシステム62bが選択されて設置される。なお、対物レンズ34は、レボルバ68に装着され、制御器60は、光路上に設置された対物レンズ34の種類を自動判別して、集光レンズターレット62を駆動させる。
Therefore, in the present embodiment, the condenser lens 62a or the
次に、平行平面板12について説明する。この平行平面板12は、平行平面板駆動装置64上に設置されている。この平行平面板12は、集光レンズターレット62とダイクロイックミラー14との間に配設されている。また、平行平面板12は、平行平面板駆動装置64により、ビームの光路を有する面内で回動可能に枢支されている。
Next, the
この平行平面板12の回動角度は、走査型レーザー顕微鏡観察を行なう場合と、全反射型レーザー顕微鏡観察を行なう場合とで、それぞれ設定される。また、全反射型レーザー顕微鏡観察を行なう場合には、光路に設定された対物レンズ34の種類により設定される。なお、対物レンズ34は、レボルバ68に装着され、制御器60は、光路上に設置された対物レンズ34の種類を検出して、これに対応する回転角に平行平面板12が設定される。すなわち、光路に設定された対物レンズ34の種類により、ビームの最適なオフセット量が設定される。この値は、対物レンズ34の倍率とNAとの両者によって異なる。
また、走査型レーザー顕微鏡観察を行なう場合、対物レンズ34の種類に関係なく、平行平面板12は、ビームの光路に対して垂直に設定される。
The rotation angle of the parallel
When performing observation with a scanning laser microscope, the plane-
次に、この顕微鏡2の制御系について説明する。走査型レーザー顕微鏡観察を行なう場合、集光レンズターレット62は、空穴に設定される。平行平面板12は、平行平面板駆動装置64によって、光路に対して垂直に設定される。また、ターレット20にはミラー22が設定されるように制御され、観察光学プリズム28は、観察光学プリズム駆動装置66によって、光路から外されるように制御される。
Next, the control system of the
全反射型レーザー顕微鏡観察を行なう場合、肉眼視観察を行なうか、CCDカメラ42による観察を行なうかによって、ターレット20が選択される。肉眼視観察を行なう場合にはミラー22が、CCDカメラ42による観察を行なう場合にはダイクロイックミラー24とレーザーカットフィルタ26とがそれぞれ光路上に設置されるように制御される。
When performing the total reflection laser microscope observation, the
さらに、使用する対物レンズ34により、集光レンズターレット62と、平行平面板12の角度とが設定される。
本実施の形態では、集光レンズターレット62に集光レンズ62aと集光レンズシステム62bとが配置されたが、これらの代わりにズーム機能を有する集光レンズを用い、焦点距離を可変にしてもよい。また、それぞれ異なる焦点距離を有する複数の集光レンズを集光レンズターレット62内に配置させ、これらを切り替えて用いてもよい。
Further, the
In this embodiment, the
従って、本実施の形態では、制御器60を用いて、電動で走査型レーザー顕微鏡観察と全反射型レーザー顕微鏡観察とを切り替えることができる。また、全反射型レーザー顕微鏡観察を行なう場合には、使用する対物レンズ34に最適な照明を行なうことができる。
Therefore, in this embodiment, the
なお、第2の実施の形態では、走査型レーザー顕微鏡観察を行なう場合、平行平面板12は、ビームに対して直角になるように制御されるが、第1の実施の形態のように第2の位置に移動させるようにしてもよい。
また、第1および第2の実施の形態では、ビームをオフセットさせる手段として、平行平面板(屈折光学系)12を用いて説明したが、複数のミラー(反射光学系)を使用するなど、ビームをオフセットさせることができれば、他の光学系を用いても構わない。
In the second embodiment, when performing observation with a scanning laser microscope, the plane-
In the first and second embodiments, the plane-parallel plate (refractive optical system) 12 has been described as means for offsetting the beam. However, the beam may be changed by using a plurality of mirrors (reflective optical system). Other optical systems may be used as long as they can be offset.
また、この平行平面板12は、レーザー光源4とダイクロイックミラー14との間に設けたが、例えば、ガルバノメータスキャナ16yと瞳投影レンズ18との間に設けるなど、他の位置に設けてもよい。
また、第1の実施の形態では、照射手段は、瞳投影レンズ18から対物レンズ34までを指すように示したが、ビームエクスパンダ6から瞳投影レンズ18までも含まれる。
また、上述した顕微鏡では、正立型の走査型顕微鏡を例に説明したが、これに限るものではなく、例えば、倒立型の顕微鏡であってもよい。
The plane
In the first embodiment, the irradiation unit is shown to point from the
In the above-described microscope, an erecting scanning microscope has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and for example, an inverted microscope may be used.
これまで、いくつかの実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明したが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で行なわれるすべての実施を含む。 Although several embodiments have been specifically described so far with reference to the drawings, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and all the embodiments performed without departing from the scope of the invention are not limited thereto. Including implementation.
2…レーザー顕微鏡、4…レーザー光源、8…挿脱装置、10…集光レンズ、12…平行平面板、16x,16y…ガルバノメータスキャナ、34…対物レンズ、36…カバー材、38…標本。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記光源からの光を複数種から選択される対物レンズを介して標本上に照射して、この標本から蛍光を発生させる照射手段と、
前記標本の像を得るようにこの蛍光を検出する検出手段と、
前記光の光路に設けられて前記光を前記対物レンズの瞳位置に集光させる集光レンズと、
前記光源からの光を前記複数種から選択される対物レンズの中心に対してオフセットさせた位置に入射し、この対物レンズで屈折させて前記標本に対して前記光を斜めに入射させ、前記標本に接するように配置された透明でかつ前記標本に接する面が平坦なカバー材、または前記標本が接するように保持された透明でかつ前記標本に接する面が平坦な標本保持部材と、前記標本との界面で前記光を全反射させるオフセット手段と、
前記複数種から選択される対物レンズの種類を検出して、前記オフセット手段において設定するオフセット量を、前記複数種から選択される対物レンズの種類に合わせたオフセット量に制御する制御部と
を具備することを特徴とする全反射型顕微鏡。 A light source;
Irradiating means for irradiating the sample with light from the light source through an objective lens selected from a plurality of types and generating fluorescence from the sample;
Detecting means for detecting the fluorescence so as to obtain an image of the specimen;
A condensing lens that is provided in the optical path of the light and condenses the light at a pupil position of the objective lens;
The light from the light source is incident on a position offset with respect to the center of the objective lens selected from the plurality of types, refracted by the objective lens, and the light is obliquely incident on the specimen, and the specimen A transparent cover material arranged so as to be in contact with the specimen and a flat surface in contact with the specimen, or a transparent specimen holding member held in contact with the specimen and a flat face in contact with the specimen; and the specimen, Offset means for totally reflecting the light at the interface of
And detects the type of the objective lens selected from the plurality of types, the offset amount set in the offset means, and the type in the combined amount of offset to the control Gosuru controller of an objective lens selected from the plurality of kinds A total reflection microscope characterized by comprising.
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