JP5438926B2 - Spectrometer - Google Patents
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Description
本発明は分光装置に関するものである。 The present invention relates to a spectroscopic device.
従来、試料から発せられた検出光を波長領域毎にスペクトル分解し、分解されたスペクトル光を結像レンズによって集光し、検出すべきスペクトル成分を可動スリットによって選択し、選択されたスペクトル成分を光検出器により検出する顕微鏡が知られている。
この顕微鏡においては、揺動可能なグレーティングのようなスペクトル分解手段によってスペクトル分解されたスペクトル光の光軸と、該スペクトル光を結像させる集光レンズと光検出器との間の光軸とが一致するように配置されている。
Conventionally, detection light emitted from a sample is spectrally decomposed for each wavelength region, the decomposed spectral light is collected by an imaging lens, a spectral component to be detected is selected by a movable slit, and the selected spectral component is selected. Microscopes that detect with a photodetector are known.
In this microscope, an optical axis of spectral light spectrally resolved by a spectral resolving means such as an oscillating grating, and an optical axis between a condensing lens that forms an image of the spectral light and a photodetector are provided. They are arranged to match.
しかしながら、スペクトル分解されたスペクトル光の光軸と、該スペクトル光を結像させる集光レンズ・光検出器間の光軸とが一致する場合、集光レンズにその光軸上に入射したスペクトル光は、集光レンズ内において光軸上で内面反射を1回以上繰り返し、光軸に沿って出射される。この場合の反射光の集光位置は、集光レンズにおいて内面反射することなく集光された光の集光位置に対して光軸方向にずれた位置となるため、光検出器により検出されるスペクトル成分に結像レンズ内において反射した光がフレア光として混入するという不都合が発生する。その結果、特定のスペクトル成分の強度のみが増大してしまい、スペクトル列を精度よく検出することができないという不都合がある。 However, if the optical axis of the spectrally resolved spectral light coincides with the optical axis between the condenser lens and the photodetector that forms the spectral light, the spectral light incident on the optical axis of the condenser lens Is repeatedly reflected at least once on the optical axis in the condenser lens and emitted along the optical axis. The condensing position of the reflected light in this case is a position shifted in the optical axis direction with respect to the condensing position of the light collected without being internally reflected by the condensing lens, and is thus detected by the photodetector. There is a problem that light reflected in the imaging lens is mixed into the spectral component as flare light. As a result, only the intensity of a specific spectral component increases, and there is a disadvantage that the spectral sequence cannot be detected with high accuracy.
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、集光レンズ内における反射によるフレア光のスペクトル列への混入を防止して、スペクトル列を精度よく検出することができる分光装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the circumstances described above, and provides a spectroscopic device that can prevent flare light from being mixed into a spectrum sequence due to reflection in a condensing lens and can detect the spectrum sequence with high accuracy. The purpose is to do.
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、共焦点型レーザ顕微鏡の共焦点ピンホールおよびコリメートレンズを通過して来た試料からの略平行光の蛍光を波長毎に分離することによりスペクトル列をなす平行光束を波長毎に生成する波長分割手段と、該波長分割手段により分離された光を所定の面内に集光する集光レンズと、該集光レンズの焦点面に配置され、波長毎に分離された光のうち、所定の波長帯域の光を選択する波長選択手段とを備え、前記波長分割手段から前記集光レンズまでの各前記平行光束が、前記集光レンズの光軸に対して前記スペクトル列の配列方向に交差する方向に間隔をあけて平行に配置された平面に沿って配置されている分光装置を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The present invention generates a parallel light beam forming the spectral sequence by separating the fluorescence of the substantially parallel light from the sample came through the confocal pinhole and the collimating lens of the confocal laser microscope for each wavelength for each wavelength Wavelength dividing means, a condensing lens for condensing the light separated by the wavelength dividing means in a predetermined plane, and the light arranged on the focal plane of the condensing lens and separated for each wavelength, and a wavelength selecting means for selecting light of a predetermined wavelength band, each of the parallel beam from the wavelength division means to said condensing lens is arranged direction before Symbol spectral sequence with respect to the optical axis of the condenser lens spaced intervals in a direction intersecting to provide a spectroscopic device which is arranged along parallel-arranged plane.
本発明によれば、波長分割手段により波長毎に分離されて生成されたスペクトル列が集光レンズに入射する際に、該集光レンズの光軸に対してずれた平行な光軸に沿って入射する。集光レンズの光軸に対して平行な光軸に沿って入射された光も、集光レンズの光軸に沿って入射された光も同じ位置に集光されるが、集光レンズ内において反射された光は集光レンズの光軸上を通ることなく異なる位置に集光される。特に、波長分割手段から集光レンズまでの光軸が、集光レンズの光軸に対して、スペクトル列の配列方向に交差する方向に平行間隔をあけて配置されているので、集光レンズ内において反射した光はスペクトル列の配列方向に交差する方向にずれた位置を通過する。したがって、集光レンズ内における反射によるフレア光のスペクトル列への混入を防止することができる。 According to the present invention, when the spectrum sequence generated by being separated for each wavelength by the wavelength dividing means is incident on the condensing lens, it is along a parallel optical axis shifted from the optical axis of the condensing lens. Incident. The light incident along the optical axis parallel to the optical axis of the condenser lens and the light incident along the optical axis of the condenser lens are condensed at the same position. The reflected light is condensed at different positions without passing on the optical axis of the condenser lens. In particular, since the optical axis from the wavelength dividing means to the condensing lens is arranged at a parallel interval in the direction intersecting the arrangement direction of the spectrum row with respect to the optical axis of the condensing lens, The light reflected in passes through a position shifted in a direction crossing the arrangement direction of the spectrum row. Accordingly, it is possible to prevent the flare light from being mixed into the spectrum sequence due to reflection in the condenser lens.
上記発明においては、前記波長選択手段が前記スペクトル列の配列方向に隙間寸法を変更可能な可変スリットであってもよい。
このようにすることで、可変スリットの隙間寸法を変更することによって選択するスペクトル列の波長範囲を調節することができる。
In the above invention, the wavelength selection means may be a variable slit capable of changing the gap dimension in the array direction before Symbol spectral sequence.
By doing in this way, the wavelength range of the spectrum row to be selected can be adjusted by changing the gap dimension of the variable slit.
また、上記発明においては、前記波長選択手段が、スペクトル列の配列方向に直交する方向に所定の間隔をあけて固定された固定スリットを備えていてもよい。
このようにすることで、固定スリットによってスペクトル列のみを選択的に通過させ、光軸からずれた位置を通るフレア光を遮断することができる。特に、スペクトル列に対してフレア光の光路のずれ量が小さい場合に効果的に遮断することができる。
また、上記発明においては、前記波長分割手段がグレーティングであってもよいし高分散プリズムであってもよい。
Moreover, in the said invention, the said wavelength selection means may be provided with the fixed slit fixed at predetermined intervals in the direction orthogonal to the sequence direction of a spectrum row | line | column.
By doing in this way, only a spectrum row can be selectively passed by a fixed slit, and flare light passing through a position shifted from the optical axis can be blocked. In particular, when the amount of deviation of the optical path of the flare light is small with respect to the spectrum sequence, it can be effectively blocked.
In the aspect described above may be a said wavelength division means Gagu rating may be a high dispersion prism.
また、上記発明においては、前記集光レンズと前記波長選択手段との間に、前記集光レンズにより集光された光を偏向するプリズムを備え、該プリズムが、前記集光レンズの光軸に直交する方向にその入射面を配置していてもよい。
このようにすることで、集光レンズによって集光された光をプリズムによって偏向して、検出方向を異ならせることができる。この場合に、集光レンズによって集光された光を入射面に対して角度をなしてプリズムに入射させることができる。その結果、プリズム内で反射を繰り返して出射される光が、プリズムによって偏向される光の光軸からずれた位置を通過させられ、検出されるスペクトル列にフレア光が混入することを防止することができる。
In the above invention, a prism for deflecting light collected by the condenser lens is provided between the condenser lens and the wavelength selecting means, and the prism is arranged on the optical axis of the condenser lens. You may arrange | position the entrance plane in the orthogonal direction.
By doing in this way, the light condensed by the condensing lens can be deflected by the prism, and the detection directions can be made different. In this case, the light condensed by the condenser lens can be incident on the prism at an angle with respect to the incident surface. As a result, light that is repeatedly reflected in the prism and emitted is allowed to pass through a position deviated from the optical axis of the light deflected by the prism, and flare light is prevented from being mixed into the detected spectral sequence. Can do.
また、上記発明においては、前記プリズムが、前記スペクトル列の配列方向に並んで複数配列されていてもよい。
このようにすることで、複数のプリズムに入射させるスペクトル列を、プリズム毎に所定の波長範囲で分割して、複数チャネルで検出することが可能となる。
また、上記発明においては、前記集光レンズにより集光された光を、前記プリズムの入射面に対して斜めに入射させることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記集光レンズの光軸上に前記波長選択手段が配置されていることとしてもよい。
Moreover, in the said invention, the said prism may be arranged in multiple numbers along with the arrangement direction of the said spectrum row | line | column.
By doing in this way, it becomes possible to divide the spectrum sequence to be incident on the plurality of prisms by a predetermined wavelength range for each prism and detect them by a plurality of channels.
Moreover, in the said invention, it is good also as making the light condensed by the said condensing lens enter diagonally with respect to the entrance plane of the said prism.
Moreover, in the said invention, it is good also as the said wavelength selection means being arrange | positioned on the optical axis of the said condensing lens.
本発明によれば、集光レンズ内における反射によるフレア光のスペクトル列への混入を防止して、スペクトル列を精度よく検出することができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to prevent the flare light from being mixed into the spectrum sequence due to the reflection in the condenser lens and to detect the spectrum sequence with high accuracy.
本発明の一実施形態に係る分光装置1について、図1〜図4を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る分光装置1は、図1に示されるように、例えば、共焦点型レーザ顕微鏡の共焦点ピンホール2を通過して来た試料からの蛍光のような光L1を略平行光にするコリメートレンズ3と、該コリメートレンズ3により略平行光とされた光L1を波長領域毎にスペクトル分解してスペクトル光L2を生成するグレーティング4と、該グレーティングにより生成されたスペクトル光L2を、スペクトル列が焦点面上に一列に並ぶように集光させる集光レンズ5と、前記焦点面近傍に配置された波長選択手段6と、該波長選択手段6により選択された波長領域の光を検出する光検出器7とを備えている。
A spectroscopic device 1 according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the spectroscopic device 1 according to this embodiment, for example, substantially parallels light L 1 such as fluorescence from a sample that has passed through a
本実施形態においては、図2および図3に示されるように、集光レンズ5の光軸P1上に前記波長選択手段6および光検出器7が配置され、集光レンズ5の光軸P1に平行な光軸P2上にグレーティング4が配置されている。グレーティング4から集光レンズ5までの光軸P2と集光レンズ5の光軸P1とは、グレーティング4により生成されるスペクトル光L2におけるスペクトルの配列方向に対して直交する方向に平行間隔をあけて配置されている。
これにより、グレーティング4によって生成されたスペクトル光L2は、集光レンズ5の光軸P1上を通過しない領域Aに入射させられるようになっている。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the
Thus, the spectral light L 2 generated by the
グレーティング4は、生成されるスペクトル列の配列方向に揺動可能に構成されている。グレーティング4を揺動させることにより、生成されるスペクトル列をその配列方向に移動させることができるようになっている。
The
波長選択手段6は、図2に示されるように、固定スリット6aと可動スリット6bとを備えている。固定スリット6aは、集光レンズ5によって集光されたスペクトル列全体を透過させることができるようにスペクトル列の配列方向に延びる隙間を有している。可動スリット6bは、固定部材6cと、該固定部材6cに対してスペクトル列の配列方向に隙間をあけて配置される可動部材6dとを備えている。可動部材6dは、隙間の間隔を変化させる方向(矢印Bの方向)に移動させられるようになっている。
光検出器7は、例えば、光電子増倍管(PMT:Phothomultiplier-Tube)である。
As shown in FIG. 2, the wavelength selecting means 6 includes a
The
このように構成された本実施形態に係る分光装置1の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る分光装置1によれば、入射されてきた光L1がコリメートレンズ3によって略平行光に変換されてグレーティング4に入射される。グレーティング4においては入射された略平行光が回折させられることにより波長毎に分離された平行光束が一方向に一列に並ぶスペクトル光L2が生成される。
The operation of the spectroscopic device 1 according to this embodiment configured as described above will be described below.
According to the spectroscopic device 1 according to the present embodiment, the incident light L 1 is converted into substantially parallel light by the
生成されたスペクトル光L2は、集光レンズ5の表面5aに入射される。このとき、スペクトル光L2は、グレーティング4の揺動角度に応じてスペクトル光L2の波長の配列方向に領域Aを異ならせて入射され、集光レンズ5によって集光される。そして、波長選択手段6の固定スリット6aと可動スリット6bとによって画定される開口部に応じた波長範囲のスペクトル光L2が波長選択手段6を透過して光検出器7により検出される。
The generated spectral light L 2 is incident on the
検出したい波長幅を調節するときには、可動スリット6bの可動部材6dを固定部材6cに対して移動させてスペクトル列の配列方向の隙間を調節する。検出したい波長範囲の両端の波長を調節するときには、グレーティング4を揺動させて、波長選択手段6に入射するスペクトル列の配列方向の位置を調節する。
When adjusting the wavelength width to be detected, the
本実施形態に係る分光装置1によれば、図3に示されるように、グレーティング4によって生成されたスペクトル光L2は、その大部分が集光レンズ5の2つの表面5a,5bで屈折させられつつ集光レンズ5を透過し、波長選択手段6の位置に集光される。一方、一部の光L2′は透過することなく集光レンズ5の内面によって反射された後に集光レンズ5の外部に出射される。
According to the spectroscopic device 1 according to the present embodiment, as shown in FIG. 3, most of the spectral light L 2 generated by the
この場合に、本実施形態に係る分光装置1によれば、集光レンズ5の光軸P1に対して平行間隔をあけてずれた光軸P2に沿って集光レンズ5に入射させられるので、図3に示されるように、内面反射せずに集光レンズ5から出射された光L2とは異なる位置に集光させられる。
すなわち、内面反射した後に出射された光L2′は、スペクトル列の配列方向に対して交差する方向にずれた位置に集光させられる。したがって、内面反射せずに集光レンズ5から出射された光L2は、集光位置に配置されている波長選択手段6の開口部を通過するが、内面反射した後に出射された光L2′は、波長選択手段6によって遮断され、光検出器7によって検出されることが防止される。
In this case, according to the spectroscopic device 1 according to the present embodiment, the light is incident on the
That is, the light L 2 ′ emitted after being internally reflected is condensed at a position shifted in a direction intersecting the arrangement direction of the spectrum row. Therefore, internal reflection light L 2 emitted from the
比較例として、集光レンズ5の光軸上に入射させた場合を図4に示す。この比較例によれば、内面反射せずに出射される光L2と内面反射した後に出射される光L2′とはともに集光レンズ5の光軸P1上を通過するので、集光レンズ5の焦点面に配置されている波長選択手段6をともに透過してしまい、内面反射後に出射された光L2′がフレア光となって検出したいスペクトル光L2に混入することになる。
As a comparative example, FIG. 4 shows a case where the light is incident on the optical axis of the
これに対して本実施形態に係る分光装置1によれば、検出されるスペクトル列に内面反射したフレア光が混入しないので、所望の波長帯域の光L2を精度よく検出することができるという利点がある。 According to the spectroscopic apparatus 1 according to this embodiment, on the other hand, the advantage that flare light undergoes internal reflection in the spectral sequence to be detected is because not mixed, it is possible to accurately detect the light L 2 in a desired wavelength band There is.
なお、本実施形態においては、光L1を波長毎に分離する波長分割手段としてグレーティング4を例示して説明したが、これに代えて、高分散プリズムを採用してもよい。
また、波長選択手段6として、固定スリット6aと可動スリット6bとを組み合わせたものを例示したが、内部反射された光L2′を内部反射されずに出射された光L2に対して十分に離れた位置に集光させることができる場合には、固定スリット6aを設けなくてもよい。逆に、固定スリット6aを設けることにより、極めて近い位置に集光される光L2′についても、検出したい光L2に混入しないように遮断することができるという利点がある。
In the present embodiment, although the light L 1 illustrated and described a grating 4 as a wavelength dividing means for separating each wavelength, may alternatively be employed a high dispersion prism.
Further, the
また、図5に示されるように、集光レンズ5と波長選択手段6との間に、光L2を偏向するプリズム8を配置することにしてもよい。単一のプリズム8を配置することで、光検出器7により検出するための光路を屈折させたレイアウトを採用することができる。また、プリズム8をスペクトル列の配列方向に複数並べて配置することで、各プリズム8により隣接する波長帯域の光を異なる方向に偏向させることができ、波長帯域毎に異なる複数チャネルの光検出器7によって検出することが可能となる。
Further, as shown in FIG. 5, a prism 8 that deflects the light L < b > 2 may be disposed between the
この場合には、プリズム8のスペクトル光L2の入射面8aが、集光レンズ5の光軸P1に対して直交するように配置されていることが好ましい。プリズム8に入射するスペクトル光L2は、プリズム8内においても内面反射させられるが、本実施形態によれば、集光レンズ5から出射されたスペクトル光L2をプリズム8の入射面8aに対して斜めに入射させることができ、したがって、集光レンズ5の内面によって反射された光L 2 ′と同様に、プリズム8内において内面反射した光がフレア光となって検出したいスペクトル光L2に混入する不都合の発生を防止することができる。
In this case, it is preferable that the
L1,L2,L2′ 光
P1,P2 光軸
1 分光装置
4 グレーティング(波長分割手段)
5 集光レンズ
6 波長選択手段
6a 固定スリット(可変スリット)
6b 可動スリット(可変スリット)
8 プリズム
8a 入射面
L 1 , L 2 , L 2 ′ Light P 1 , P 2 Optical axis 1
5
6b Movable slit (variable slit)
8
Claims (9)
該波長分割手段により分離された光を所定の面内に集光する集光レンズと、
該集光レンズの焦点面に配置され、波長毎に分離された光のうち、所定の波長帯域の光を選択する波長選択手段とを備え、
前記波長分割手段から前記集光レンズまでの各前記平行光束が、前記集光レンズの光軸に対して前記スペクトル列の配列方向に交差する方向に間隔をあけて平行に配置された平面に沿って配置されている分光装置。 Wavelength division means for generating for each wavelength the parallel light beam forming the spectral sequence by separating the fluorescence of the substantially parallel light from the sample came through the confocal pinhole and the collimating lens of the confocal laser microscope for each wavelength When,
A condensing lens for condensing the light separated by the wavelength dividing means in a predetermined plane;
Wavelength selection means for selecting light of a predetermined wavelength band among the light separated for each wavelength disposed on the focal plane of the condenser lens,
Each said parallel light beam from the wavelength division means to said condenser lens, arranged in parallel at a interval in a direction intersecting the array direction before Symbol spectral sequence with respect to the optical axis of the condenser lens plane Spectroscopic device arranged along .
該プリズムが、前記集光レンズの光軸に直交する方向にその入射面を配置している請求項1から請求項5のいずれかに記載の分光装置。 A prism for deflecting the light collected by the condenser lens between the condenser lens and the wavelength selecting means;
The spectroscopic device according to claim 1, wherein the prism has an incident surface arranged in a direction orthogonal to the optical axis of the condenser lens.
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