JP5547868B2 - 顕微鏡系およびこれを用いた方法 - Google Patents
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Quantum Electronics 23, 59-64 (1987))。入力パルスを一定の非ゼロ入射角度で散乱面に配向すると、対物レンズ機構(結像面)の焦点面が、X軸に沿って延びる可動照射線により照射される(散乱面はY軸に沿って伸び、光軸OAはZ軸とする)。
増倍管で測定される。CCDにより検出された照射領域の画像は、励起パルスのガウス形状が起因する信号強度の測定結果を正規化するために用いられる。FWHMの測定結果は約4.5μmであり、線走査TPEF顕微鏡法で得られる結果と比較可能である(Brakenhoff, G. J., Squier, J., Norris, T., Bliton, A. C., Wade, M. H., Athey, B., Real-time two-photon confocal microscopy using a femtosecond, amplified, Ti:Sapphire system, J. Microscopy 181, 253-259 (1995))。深度応答における非対称性は、上述のとおり、格子20の位置が第1の望遠鏡レンズ23Bの焦点から若干ずれることに起因する。励起パルスの幅が大きいため、色収差は焦点深度曲線(オーダー1μm)にスミアリングを生じさせる。
Claims (20)
- 多光子顕微鏡において用いられる光学系であって、
結像レンズ機構とパルスマニピュレータ機構とを有し、
前記パルスマニピュレータ機構は、入力パルスの光路に設けられた時間的パルスマニピュレータユニットを有し、
光源体から前記時間的パルスマニピュレータユニットに入射される前記入力パルスの時間幅がイニシャル時間幅であり、
前記時間的パルスマニピュレータユニットは、前記結像レンズ機構の前焦点面に設けられ、前記結像レンズ機構の光軸に垂直に伸びる散乱面を備えることにより、前記結像レンズ機構が結像面上に前記散乱面を結像し、
前記入力パルスと前記散乱面との相互作用が前記散乱面の異なる点に入射する前記入力パルスの光成分の軌跡に作用し、これら光成分を異なる光路に沿って前記結像レンズ機構の前記光軸に向かわせることにより、前記散乱面と前記結像レンズ機構との間の前記光路のいずれの点においても前記入力パルスの時間幅が前記イニシャル時間幅よりも長くなる作用が前記散乱面の下流点で発生し、前記結像面における前記入力パルスの時間幅が前記イニシャル時間幅に復帰することを可能にすることを特徴とする光学系。 - 前記散乱面がパターン面である請求項1記載の光学系。
- 前記パターン面は板状構造を有する請求項2記載の光学系。
- 前記板状構造は、前記入力パルスのスペクトル領域に亘って実質的に透明であり、前記光学系は、前記板の対面を前記入力パルスに露出させるよう構成されている請求項3記載の光学系。
- 前記パターン面は反射性であり、前記光学系は前記パターン面を前記入力パルスに直接露出させるよう構成されている請求項2記載の光学系。
- 前記パターン面は、回折格子構造を有する面である請求項2記載の光学系。
- 前記回折格子構造を有する面は、単一回折オーダーを限定するよう構成されている請求項6記載の光学系。
- 前記入力パルスが前記時間的パルスマニピュレータユニットに直入射することを可能にするよう構成されている請求項1記載の光学系。
- 前記時間的パルスマニピュレータユニットへの前記入力パルスの特定の非ゼロ入射角度での入射を可能にするよう構成されている請求項1記載の光学系。
- 前記パルスマニピュレータ機構は、空間的パルスマニピュレータユニットをさらに有し、
前記空間的パルスマニピュレータユニットは、前記時間的パルスマニピュレータユニットに向けて伝搬する前記入力パルスの光路に設けられ、前記散乱面に平行な第1の軸に沿って延びる1本の線形に前記入力パルスを集束するよう構成されている請求項1記載の光学系。 - 前記パルスマニピュレータ機構は、空間的パルスマニピュレータユニットを有し、
前記空間的パルスマニピュレータユニットは、前記散乱面に垂直な第1の軸に沿って延びる前記時間的パルスマニピュレータユニットの前記散乱面に向けて伝搬する前記入力パルスの光路に設けられ、
前記空間的パルスマニピュレータユニットは、前記散乱面に沿って前記入力パルスを変位しつつ、前記入力パルスを空間的に整形し線画像を作製するよう構成されている請求項9記載の光学系。 - 前記空間的パルスマニピュレータユニットは、スキャナとアナモフィック光学系とを有する構成、又は回転ミラーと円筒形レンズとを有する構成のいずれかを有する請求項10または11に記載の光学系。
- 前記パルスマニピュレータ機構は、空間的パルスマニピュレータユニットを有し、
前記空間的パルスマニピュレータユニットは、前記光学面に垂直な第1の軸に沿って延びる前記時間的パルスマニピュレータユニットの前記散乱面に向けて伝搬する前記入力パルスの光路に設けられ、
前記時間的パルスマニピュレータユニットは、前記入力パルスの時間的集束を行うよう構成されており、前記空間的パルスマニピュレータユニットは、1本の空間軸に沿って前記入力パルスの空間的集束を行うよう構成されている請求項9記載の光学系。 - 前記結像レンズ機構は、高拡大望遠鏡系としての構成を有する請求項1記載の光学系。
- 前記結像レンズ機構は、アクロマートレンズと、前記入力パルスが前記光学系を伝搬する方向を基準にして前記アクロマートレンズの下流に位置する対物レンズとを有する請求項14記載の光学系。
- 試料の多光子照射において用いられる光学系であって、
結像レンズ機構とパルスマニピュレータ機構とを有し、
光源体から前記パルスマニピュレータ機構に入射される前記入力パルスの時間幅がイニシャル時間幅であり、
前記パルスマニピュレータ機構は、
前記結像レンズ機構の前焦点面に設けられ、前記結像レンズ機構の光軸に垂直な第1の軸に沿って伸びる、前記入力パルスの時間的集束を可能にする時間的パルスマニピュレータであって、前記第1の軸に沿って伸びる散乱面を備え、前記結像レンズ機構は結像面上に前記散乱面を結像し、前記入力パルスと前記散乱面との相互作用が前記散乱面の異なる点に入射する前記入力パルスの光成分の軌跡に作用し、異なる光路に沿って前記光軸に向かわせることにより、前記散乱面と前記結像レンズ機構との間の光路のいずれの点においても前記入力パルスの時間幅が前記イニシャル時間幅よりも長くなる作用が前記散乱面の下流点で発生し、前記結像面における前記入力パルスの時間幅が前記イニシャル時間幅に復帰することを可能にしている時間的パルスマニピュレータと、
前記時間的パルスマニピュレータに向けて伝搬する前記入力パルスの光路に設けられ、前記第1の軸に沿って伸びる1本の線形に前記入力パルスを集束するよう構成されている空間的パルスマニピュレータとを有することを特徴とする光学系。 - 短パルスの入力パルスを生成可能な光源体と、光検出体と、結像レンズ機構および前記結像レンズ機構の光軸に垂直な前記結像レンズ機構の前焦点面に設けられる散乱面を有することによって前記結像レンズ機構が結像面上に前記散乱面を結像する光学系とからなり、
前記光源体から前記散乱面に入射される前記入力パルスの時間幅がイニシャル時間幅であり、
前記入力パルスと前記散乱面との相互作用が前記散乱面の異なる点に入射する前記入力パルスの光成分の軌跡に作用し、異なる光路に沿って前記光軸に向かわせることにより、前記散乱面と前記結像レンズ機構との間の光路のいずれの点においても前記入力パルスの時間幅が前記イニシャル時間幅よりも長くなる作用が前記散乱面の下流点で発生し、前記結像面における前記入力パルスの時間幅が前記イニシャル時間幅に復帰することを可能にし、前記散乱面は、前記入力パルスの時間的集束を可能にする時間的パルスマニピュレータとして機能することを特徴とする多光子顕微鏡。 - 短パルスの入力パルスを生成可能な光源体と、光検出体と、結像レンズ機構およびパルスマニピュレータ機構を備えた光学系とからなる多光子顕微鏡であって、
前記光源体から前記パルスマニピュレータ機構に入射される前記入力パルスの時間幅がイニシャル時間幅であり、
前記パルスマニピュレータ機構は、前記結像レンズ機構の前焦点面に、前記結像レンズ機構の光軸に垂直に配置されている散乱面を有する時間的パルスマニピュレータを有し、前記結像レンズ機構が結像面上に前記散乱面を結像し、
前記散乱面の下流点で前記入力パルスの時間幅を増大するために、前記入力パルスと前記散乱面との作用が前記入力パルスの光成分の軌跡に作用することにより、前記結像面上において前記入力パルスの時間幅が前記イニシャル時間幅に復帰し、前記結像レンズ機構の回折限界点より極めて大きい断面積を有する照射パルスを前記結像面に形成することを特徴とする多光子顕微鏡。 - 短パルスの入力パルスを生成可能な光源体と、光検出体と、結像レンズ機構およびパルスマニピュレータ機構を有する光学系とからなる多光子顕微鏡であって、
前記光源体から前記パルスマニピュレータ機構に入射される前記入力パルスの時間幅がイニシャル時間幅であり、
前記パルスマニピュレータ機構は、前記結像レンズ機構の前焦点面に、前記結像レンズ機構の光軸に垂直に配置され、前記入力パルスが特定の非ゼロ入射角度で散乱面に入射するよう前記入力パルスに対して配向された散乱面を有する前記時間的パルスマニピュレータユニットを有し、前記入力パルスと前記散乱面との作用が、前記散乱面の異なる点に入射する前記入力パルスの光成分の軌跡に作用して異なる光路に沿って前記光軸に向かわせることにより、前記散乱面と前記結像レンズ機構との間の前記光路のいずれの点においても前記入力パルスの時間幅が前記イニシャル時間幅よりも長くなる作用が前記時間的パルスマニピュレータの下流点で発生し、結像面で前記入力パルスの時間幅が前記イニシャル時間幅に復帰し、前記結像レンズ機構が前記結像面上に前記散乱面を結像し、前記結像面に沿って移動する照射パルスを前記結像面に形成することにより、前記結像レンズ機構の回折限界点より極めて大きい領域を照射することを特徴とする多光子顕微鏡。 - 所定の強度を有する短パルスの入力パルスを生成可能な光源体と、結像レンズ機構およびパルスマニピュレータ機構を有する光学系とからなる、材料の光学特性に変化をもたらす多光子材料加工装置であって、
前記光源体から前記パルスマニピュレータ機構に入射される前記入力パルスがイニシャル時間幅を有し、
前記パルスマニピュレータ機構は、前記入力パルスの光路に設けられた時間的パルスマニピュレータユニットを有し、前記時間的パルスマニピュレータユニットは、前記結像レンズ機構の前焦点面に設けられ前記レンズ機構の光軸に垂直に伸びる散乱面を備え、前記結像レンズ機構は結像面上に前記散乱面を結像し、前記入力パルスと前記散乱面との相互作用が、前記散乱面の異なる点に入射する前記入力パルスの光成分の軌跡に作用して異なる光路に沿って前記結像レンズ機構の前記光軸に向かわせることにより、前記散乱面と前記結像レンズ機構との間の前記光路のいずれの点においても前記入力パルスの時間幅が前記イニシャル時間幅よりも長くなる作用が前記散乱面の下流点で発生し、前記結像面における前記入力パルスの時間幅が前記イニシャル時間幅に復帰することを可能にすることを特徴とする多光子材料加工装置。
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