JP6131013B2 - 点状対象物の3次元位置決め用の顕微鏡装置および顕微鏡法 - Google Patents
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Description
12 記録レンズ
14、16 点状対象物
18 試料
20、22 光線束
26、26’ チューブレンズ
27、27’ 検出面
28、28’ 検出ユニット
30、32 画像フレームの領域
34 画像空間
36 検出軸
40、40’、42、42’ 焦点配光
44 入射瞳
50 ビームスプリッタ
52、52’ 部分光線束
54、54’ 光点
O1 光軸
Claims (14)
- 点状対象物(14、16)の3次元位置決め用の顕微鏡装置(10)であって、2つの結像光学系(12、26、26’)と、2つの検出ユニット(28、28’)と、評価ユニット(60)とを備えて構成され、
前記2つの結像光学系は、対象物空間(18)に位置する同一の点状対象物(14、16)を、それぞれ焦点配光(40、40’、42、42’)の形態で2つの別個の画像空間(34)に結像するものであり、
前記2つの検出ユニットは、前記2つの結像光学系(12、26、26’)の1つにそれぞれ割り当てられ、且つ前記それぞれの焦点配光(40、40’、42、42’)を通して、平面断面を表す前記それぞれの画像空間(34)に配置された検出面(27、27’)の検出点に、分析可能な光点(54、54’)を捕捉するものであり、
前記評価ユニットは、前記2つの検出面(27、27’)の前記検出点を相互にペアで対応させ、且つこの画像点対応を考慮して2つの光点(54、54’)を分析することによって、前記対象物空間(18)に存在する対象物平面内の前記点状対象物(14、16)の横方向x−y位置、および前記対象物平面に垂直に配置された光軸(O1)の方向における前記点状対象物(14、16)の軸方向z位置を確認するものであり、
前記2つの結像光学系(12、26、26’)のそれぞれが、前記それぞれの結像光学系(12、26、26’)に設けられ且つ前記それぞれの検出ユニット(28、28’)の前記検出面(27、27’)に垂直に配置された検出軸(36)に対して、前記それぞれの焦点配光(40、40’、42、42’)を斜めに向ける光学手段(26、26’)を含み、
前記光学手段(26、26’)によって生成された前記2つの焦点配光(40、40’、42、42’)の傾斜が相互に反対であって、前記検出点対応を考慮すると、前記2つの光点(54、54’)がそれらの前記それぞれの検出面(27、27’)における前記点状対象物(14、16)のz位置の変化に応じて反対方向にシフトしており、
前記評価ユニット(60)が、前記2つの光点(54、54’)の相対的位置に基づいて、前記点状対象物(14、16)の前記軸方向z位置を確認する、顕微鏡装置(10)。 - 前記評価ユニット(60)が、前記それぞれの光点(54、54’)の重心位置を取得し、且つ前記2つの光点(54、54’)の取得された重心位置に基づいて、横方向x−y位置と軸方向z位置を決定する、請求項1に記載の顕微鏡装置(10)。
- 前記評価ユニット(60)が、前記2つの光点(54、54’)の前記重心位置の中間に基づいて前記点状対象物(14、16)の前記横方向x−y位置を決定する、請求項2に記載の顕微鏡装置(10)。
- 前記評価ユニットが、前記2つの光点(54、54’)の前記重心位置間の距離に基づいて、前記点状対象物(14、16)の前記軸方向z位置を確認する、請求項2または3に記載の顕微鏡装置(10)。
- 前記2つの結像光学系(26、26’)の前記検出面(27、27’)が、前記対象物空間(18)における同じ対象物平面に光学的に共役である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の顕微鏡装置(10)。
- 両方の結像光学系(12、26、26’)によって共有され、且つ前記点状対象物(14、16)から発する光を、平行な光線束(20、22)へと変換する記録レンズ(12)と、
前記記録レンズ(12)によって生成された前記光線束(20、22)を、前記それぞれの検出面(27、27’)上に前記2つの光点(54、54’)の1つをそれぞれが生成する2つの部分光線束(52、52’)へと分割するビームスプリッタ(50)と、を特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の顕微鏡装置(10)。 - 前記結像光学系(12、26、26’)のそれぞれが、前記それぞれの部分光線束(52、52’)を前記それぞれの検出面(27、27’)上に集束するチューブレンズ(26、26’)を含む、請求項6に記載の顕微鏡装置(10)。
- 前記それぞれの焦点配光(40、40’、42、42’)に斜めに角度をつけるための前記光学手段(26、26’)が、偏心照明を備えている、請求項1〜7のいずれか一項に記載の顕微鏡装置(10)。
- 前記それぞれの焦点配光(40、40’、42、42’)に斜めに角度をつけるための前記光学手段が、非球面レンズ面を有するレンズである、請求項1〜7のいずれか一項に記載の顕微鏡装置(10)。
- 前記それぞれの焦点配光(40、40’、42、42’)に斜めに角度をつけるための前記光学手段が、空間光変調器である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の顕微鏡装置(10)。
- 前記2つの検出ユニット(28、28’)が、1つのモジュール上に一緒に構成される、請求項1〜10のいずれか一項に記載の顕微鏡装置(10)。
- 点状対象物(14、16)の3次元位置決め用の顕微鏡法であって、
対象物空間(18)に位置する同一の点状対象物(14、16)が、焦点配光(40、40’、42、42’)の形態で、2つの別個の画像空間(34)に結像され、
分析可能な光点(54、54’)が、それぞれの焦点配光(40、40’、42、42’)を通して、平面断面を表すそれぞれの画像空間(34)に配置された検出面(27、27’)の検出点にて捕捉され、
2つの検出面(27、27’)の検出点が、相互にペアで対応させられ、
前記検出点対応を考慮して前記2つの光点(54、54’)を分析することによって、前記点状対象物(14、16)の横方向x−y位置が、前記対象物空間(18)に存在する対象物平面内で確認され、前記点状対象物(14、16)の軸方向z位置が、前記対象物平面に垂直に配置された光軸(O1)の方向において確認され、
前記それぞれの焦点配光(40、40’、42、42’)が、前記それぞれの検出面(27、27’)に垂直に配置された検出軸(36)に対して斜めに向けられ、
前記検出点対応を考慮すると、前記2つの光点(54、54’)が、それらのそれぞれの検出面(27、27’)における前記点状対象物(14、16)のz位置の変化に応じて反対方向にシフトするように、前記2つの焦点配光の傾斜が相互に反対であり、
前記点状対象物(14、16)の前記軸方向z位置が、前記2つの光点(54、54’)の相対的位置に基づいて確認される、顕微鏡法。 - 複数の点状対象物(14、16)が、それぞれ、3次元位置決め用にそれぞれの検出面(27、27’)上に同時に結像され、且つ前記対象物空間(18)にて、前記点状対象物(14、16)が、前記それぞれの検出面(27、27’)に前記点状対象物(14、16)を結像する前記光点(54、54’)を、互いに空間的に別々に捕捉できるようにするほど十分に大きい横方向の距離によって離間される、請求項12に記載の顕微鏡法。
- 前記点状対象物(14、16)が、明状態と暗状態との間で切り替え可能な対象物、特に蛍光発光分子である、請求項13に記載の顕微鏡法。
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