JP6355928B2 - Fluorescence observation equipment - Google Patents
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Description
本発明は、蛍光観察装置に関するものである。 The present invention relates to a fluorescence observation apparatus.
従来、カバーガラスと標本との境界面でレーザ光を全反射させることによりカバーガラスから染み出すエバネッセント光を用いて、標本を蛍光観察する蛍光観察装置が知られている(例えば、特許文献1および特許文献2参照。)。 Conventionally, there has been known a fluorescence observation apparatus that performs fluorescence observation of a specimen using evanescent light that oozes out from the cover glass by totally reflecting laser light at the boundary surface between the cover glass and the specimen (for example, Patent Document 1 and (See Patent Document 2).
特許文献1に記載の蛍光観察装置は、光源から発せられたレーザ光をガルバノメータにより偏向することで、対物レンズの瞳位置におけるレーザ光の集光位置を瞳の中心からずらしてレーザ光を全反射させてエバネッセント光を発生させるようになっている。また、特許文献2に記載の蛍光観察装置は、レーザ光を導光する光ファイバの出射位置を移動させることで、対物レンズの瞳位置におけるレーザ光の集光位置を瞳の中心からずらして全反射させてエバネッセント光を発生させるようになっている。 The fluorescence observation apparatus described in Patent Document 1 deflects laser light emitted from a light source with a galvanometer, thereby shifting the condensing position of the laser light at the pupil position of the objective lens from the center of the pupil and totally reflecting the laser light. And evanescent light is generated. Further, the fluorescence observation apparatus described in Patent Document 2 moves the emission position of the optical fiber that guides the laser beam, thereby shifting the laser beam condensing position at the pupil position of the objective lens from the center of the pupil. The light is reflected to generate evanescent light.
しかしながら、特許文献1,2の蛍光観察装置では、対物レンズの瞳位置においてレーザ光の集光位置を1方向にしか移動することができないため、標本に対して1方向から染み出すエバネッセント光しか照射することができない。そのため、エバネッセント光の照射に偏りが生じ、標本を精度よく蛍光観察することができないという不都合がある。 However, in the fluorescence observation apparatuses of Patent Documents 1 and 2, since the laser beam condensing position can be moved only in one direction at the pupil position of the objective lens, only evanescent light that oozes from one direction is irradiated to the specimen. Can not do it. For this reason, there is an inconvenience that the irradiation of the evanescent light is biased and the specimen cannot be fluorescently observed 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、標本に対してエバネッセント光を偏りなく照射し、標本を精度よく蛍光観察することができる蛍光観察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 above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a fluorescence observation apparatus that can evenly irradiate a specimen with evanescent light and accurately observe the specimen with fluorescence.
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、標本に対向して配置される対物レンズと、光源から発せられた照明光を前記対物レンズの瞳位置に集光させるリレー光学系と、前記対物レンズの焦点位置と光学的に共役な位置に配置され、前記光源からの照明光の位相を変調可能な位相変調部と、該位相変調部により前記瞳位置における瞳の中心位置からずれた位置に照明光を集光させて前記標本にエバネッセント光を照射させるよう所定の位相変調パターンを設定する制御部とを備える蛍光観察装置を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The present invention includes an objective lens disposed opposite to a specimen, a relay optical system that condenses illumination light emitted from a light source at a pupil position of the objective lens, and an optical conjugate with a focal position of the objective lens. A phase modulator that is arranged at a different position and capable of modulating the phase of the illumination light from the light source, and the sample is obtained by condensing the illumination light at a position shifted from the center position of the pupil at the pupil position by the phase modulator And a control unit that sets a predetermined phase modulation pattern to irradiate evanescent light.
本発明によれば、光源から発せられた照明光が位相変調部により所定の位相変調パターンに基づいて位相変調されて、リレー光学系により対物レンズの瞳位置における瞳の中心位置からずれた位置に集光させられることで、標本において照明光が全反射されてエバネッセント光が照射される。これにより、標本におけるエバネッセント光が達した局所的な領域から戻る戻り光に基づき、バックグランドが非常に暗くコントラストが高い蛍光観察を行うことができる。 According to the present invention, the illumination light emitted from the light source is phase-modulated by the phase modulation unit based on the predetermined phase modulation pattern, and is shifted from the center position of the pupil in the pupil position of the objective lens by the relay optical system. By condensing, the illumination light is totally reflected on the specimen and irradiated with evanescent light. Thereby, fluorescence observation with a very dark background and high contrast can be performed based on the return light that returns from the local region where the evanescent light reaches the sample.
この場合において、対物レンズの瞳位置での照明光の集光位置が位相変調部の所定の位相変調パターンにより決まるので、制御部により、標本に対して周囲から略均等にエバネッセント光が発生するように照明光を集光させる位相変調パターンを設定すれば、標本に対してエバネッセント光を偏りなく照射し、標本を精度よく蛍光観察することができる。 In this case, since the condensing position of the illumination light at the pupil position of the objective lens is determined by a predetermined phase modulation pattern of the phase modulation unit, the control unit generates evanescent light from the periphery substantially evenly with respect to the sample. If a phase modulation pattern for condensing illumination light is set on the specimen, the specimen can be irradiated with evanescent light without bias, and the specimen can be accurately observed with fluorescence.
上記発明においては、前記制御部が、前記瞳位置における光軸に対して交差する方向の所望の位置に照明光を集光させる前記所定の位相変調パターンを設定することとしてもよい。
このように構成することで、標本に対して所望の方向からエバネッセント光を発生させることができる。したがって、標本に対してエバネッセント光を所望の方向から偏りなく照射し、標本を高精度に蛍光観察することができる。
In the above invention, the control unit may set the predetermined phase modulation pattern for condensing illumination light at a desired position in a direction intersecting the optical axis at the pupil position.
With this configuration, evanescent light can be generated from a desired direction with respect to the specimen. Therefore, the specimen can be irradiated with evanescent light from a desired direction without deviation, and the specimen can be fluorescently observed with high accuracy.
上記発明においては、前記制御部が、前記瞳位置における光軸に対して交差する方向の複数の位置に照明光を同時に集光させる前記所定の位相変調パターンを設定することとしてもよい。
このように構成することで、標本に対して複数の方向からエバネッセント光を発生させることができる。したがって、標本に対してエバネッセント光を複数の方向から偏りなく照射し、標本を高精度に蛍光観察することができる。
In the above invention, the control unit may set the predetermined phase modulation pattern for simultaneously condensing illumination light at a plurality of positions in a direction intersecting the optical axis at the pupil position.
With this configuration, it is possible to generate evanescent light from a plurality of directions with respect to the specimen. Therefore, the specimen can be irradiated with evanescent light from a plurality of directions without deviation, and the specimen can be fluorescently observed with high accuracy.
上記発明においては、前記制御部が、前記瞳位置における光軸を囲むように環状に照明光を集光させる前記所定の位相変調パターンを設定することとしてもよい。
このように構成することで、標本に対して周方向全域からエバネッセント光を発生させることができる。したがって、標本に対してエバネッセント光を周方向全域から偏りなく照射し、標本を高精度に蛍光観察することができる。
In the above invention, the control unit may set the predetermined phase modulation pattern for condensing illumination light in an annular shape so as to surround the optical axis at the pupil position.
With this configuration, evanescent light can be generated from the entire circumferential direction with respect to the sample. Therefore, the specimen can be irradiated with evanescent light from all over the circumferential direction without deviation, and the specimen can be fluorescently observed with high accuracy.
上記発明においては、前記制御部が、前記瞳位置における光軸に対して直交および/または沿う方向の照明光の集光位置を補正するよう前記所定の位相変調パターンを調節することとしてもよい。
このように構成することで、対物レンズの瞳位置における光軸に対して直交する方向や沿う方向の集光位置がずれた場合でも、標本に対するエバネッセント光の照射方向を修正し精度よく蛍光観察することができる。
In the above invention, the control unit may adjust the predetermined phase modulation pattern so as to correct a condensing position of illumination light in a direction orthogonal to and / or along an optical axis at the pupil position.
With this configuration, even when the condensing position in the direction orthogonal to or along the optical axis at the pupil position of the objective lens is shifted, the irradiation direction of the evanescent light on the specimen is corrected and fluorescence observation is performed with high accuracy. be able to.
上記発明においては、前記制御部が、光源から前記対物レンズまでの光路に配設されたレンズの収差および/または前記光路中の反射部材の面精度による波面の乱れによる照明光の集光性能の劣化を補正するよう前記位相変調パターンを調節することとしてもよい。 In the above-mentioned invention, the control unit is configured to collect the illumination light by the aberration of the lens disposed in the optical path from the light source to the objective lens and / or the disturbance of the wave front due to the surface accuracy of the reflecting member in the optical path. The phase modulation pattern may be adjusted to correct the deterioration.
制御部により、光源から対物レンズまでの光路に配設されたリレー光学系の収差や反射部材の面精度による波面の乱れによる照明光の集光性能の劣化を補正することで、照明光を効率よく全反射させて標本に対してノイズが少ないエバネッセント光を照射し、標本を高精度に蛍光観察することができる。 The control unit corrects the deterioration of the collection performance of the illumination light due to the aberration of the relay optical system arranged in the optical path from the light source to the objective lens and the disturbance of the wavefront due to the surface accuracy of the reflecting member, thereby improving the efficiency of the illumination light. The specimen can be fully reflected and irradiated with evanescent light with less noise to the specimen, so that the specimen can be observed with fluorescence with high accuracy.
上記発明においては、波長が異なる照明光を発生可能な前記光源を備え、前記制御部が、前記光源から発せられる照明光の波長に応じて集光位置のずれを補正するよう前記所定の位相変調パターンを調節することとしてもよい。 In the invention described above, the light source capable of generating illumination light having different wavelengths is provided, and the control unit is configured to perform the predetermined phase modulation so as to correct a deviation of a condensing position according to a wavelength of illumination light emitted from the light source. The pattern may be adjusted.
照明光の波長が変わると照明光の色収差により集光位置がずれることがある。このように構成することで、標本の蛍光物質に応じて適切な波長の照明光に変更しつつ、いずれの照明光を照射させる場合でも、照明光を位置ずれなく所望の位置に集光させて効率よく全反射させることができる。これにより、標本に対してノイズが少ないエバネッセント光を照射し、標本を高精度に蛍光観察することができる。 When the wavelength of the illumination light changes, the condensing position may shift due to chromatic aberration of the illumination light. By configuring in this way, the illumination light can be condensed at a desired position without any misalignment even when illuminating any illumination light while changing the illumination light to an appropriate wavelength according to the fluorescent substance of the sample. Efficient total reflection can be achieved. Thereby, the specimen can be irradiated with evanescent light with less noise, and the specimen can be observed with fluorescence with high accuracy.
上記発明においては、瞳位置が異なる複数の前記対物レンズを備え、前記制御部が、照明光の光路に配置された前記対物レンズの瞳位置に応じて集光位置のずれを補正するよう前記所定の位相変調パターンを調節することとしてもよい。 In the above invention, the predetermined lens unit includes a plurality of objective lenses having different pupil positions, and the control unit corrects the deviation of the condensing position according to the pupil position of the objective lens disposed in the optical path of the illumination light. It is also possible to adjust the phase modulation pattern.
このように構成することで、標本に応じて適切な倍率の対物レンズに変更しつつ、いずれの対物レンズを用いる場合でも、照明光を位置ずれなく所望の位置に集光させて効率よく全反射させることができる。これにより、標本に対してノイズが少ないエバネッセント光を照射し、標本を高精度に蛍光観察することができる。 With this configuration, while changing to an objective lens with an appropriate magnification according to the sample, the illumination light can be condensed at a desired position without any positional deviation and total reflection can be efficiently performed regardless of the objective lens used. Can be made. Thereby, the specimen can be irradiated with evanescent light with less noise, and the specimen can be observed with fluorescence with high accuracy.
上記発明においては、互いに異なる波長特性を有し、照明光を反射または透過させる一方、照明光が照射されることにより前記標本から戻る戻り光を透過または反射して前記照明光の光路から分岐させる複数の分岐部を備え、前記制御部が、照明光の光路に配置された前記分岐部に応じて集光位置のずれを補正するよう前記所定の位相変調パターンを調節することとしてもよい。 In the above invention, the illumination light is reflected or transmitted with different wavelength characteristics, and the return light returning from the sample is transmitted or reflected by the illumination light and branched from the optical path of the illumination light. A plurality of branching units may be provided, and the control unit may adjust the predetermined phase modulation pattern so as to correct a deviation of a condensing position according to the branching unit arranged in the optical path of the illumination light.
このように構成することで、検出する戻り光の波長に応じて適切な分岐部に変更しつつ、いずれの分岐部を用いる場合でも、照明光を位置ずれなく所望の位置に集光させて効率よく全反射させることができる。これにより、標本に対してノイズが少ないエバネッセント光を照射し、標本を高精度に蛍光観察することができる。 With this configuration, while changing to an appropriate branching unit according to the wavelength of the return light to be detected, the illumination light can be condensed at a desired position without any positional deviation even when any branching unit is used. Can be totally totally reflected. Thereby, the specimen can be irradiated with evanescent light with less noise, and the specimen can be observed with fluorescence with high accuracy.
上記発明においては、前記標本の周囲の温度を測定する温度測定部を備え、前記制御部が、前記温度測定部により測定された温度に応じて集光位置のずれを補正するよう前記所定の位相変調パターンを調節することとしてもよい。 In the above invention, a temperature measuring unit that measures a temperature around the sample is provided, and the control unit corrects the deviation of the condensing position according to the temperature measured by the temperature measuring unit. The modulation pattern may be adjusted.
このように構成することで、標本の周囲の温度が変化した場合でも、照明光を位置ずれなく所望の位置に集光させて効率よく全反射させることができる。これにより、標本に対してノイズが少ないエバネッセント光を照射し、標本を高精度に蛍光観察することができる。 With such a configuration, even when the temperature around the sample changes, the illumination light can be condensed at a desired position without being displaced and can be efficiently totally reflected. Thereby, the specimen can be irradiated with evanescent light with less noise, and the specimen can be observed with fluorescence with high accuracy.
本発明によれば、標本に対してエバネッセント光を偏りなく照射し、標本を精度よく蛍光観察することができるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that the specimen can be irradiated with evanescent light without any deviation and the specimen can be accurately observed with fluorescence.
〔第1実施形態〕
本発明の第1実施形態に係る蛍光観察装置について図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る蛍光観察装置100は、図1に示されるように、レーザ光(照明光)を発生する光源1と、光源1から発せられたレーザ光を所定の変調パターン(位相変調パターン)に基づいて位相変調するLCOS−SLM(Liquid Crystal on Silicon − Spatial Light Modulator、空間光位相変調器、位相変調部)5と、LCOS−SLM5の所定の変調パターンを設定する制御部7と、レーザ光をリレーするリレー光学系11と、リレー光学系11によりリレーされるレーザ光から0次光をカットするカットフィルタ13と、標本Sに対向して配置され、リレー光学系11によりリレーされたレーザ光を標本Sに照射する一方、標本Sにおいて発生する蛍光を含む戻り光を集光する対物レンズ17とを備えている。
[First Embodiment]
A fluorescence observation apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the
符号3は、光源1からのレーザ光をLCOS−SLM5に向けて反射する反射ミラー(反射部材)を示し、符号9は、LCOS−SLM5からのレーザ光をリレー光学系11に向けて反射する反射ミラー(反射部材)を示している。符号Eは、対物レンズ17の瞳位置を示している。
標本Sは、蛍光色素により染色されてスライドガラス等のガラス板15上に載置されている。
Reference numeral 3 denotes a reflection mirror (reflecting member) that reflects the laser light from the light source 1 toward the LCOS-SLM 5, and
The sample S is stained with a fluorescent dye and placed on a
また、蛍光観察装置100には、対物レンズ17により集光された戻り光をレーザ光の光路から分岐させるダイクロイックミラー19と、レーザ光の光路から分岐された戻り光の内、レーザ光の反射光を除去して蛍光を通過させるバリアフィルタ21と、標本Sの画像を取得するCCD(Charge−Coupled Device)27とが備えられている。符号23は、バリアフィルタ21を通過した蛍光をCCD27の撮像面に結像させる結像レンズを示し、符号25は反射ミラーを示している。
The
LCOS−SLM5は、2次元的に配列された多数の微小変調素子(図示略)を備えており、これら微小変調素子ごとに入射した光に与える位相変化量を個々に制御することができるようになっている。また、LCOS−SLM5は、対物レンズ17の焦点位置と光学的に共役な位置に配置されている。このLCOS−SLM5は、制御部7により設定された所定の変調パターンに基づき、入射したレーザ光の波面形状を微小変調素子ごとに位相変調により変化させて出射するようになっている。
The LCOS-
例えば、LCOS−SLM5は、所定の変調パターンに応じて、対物レンズ17の瞳位置Eにおけるレーザ光の集光位置を光軸に交差する方向に移動させたり、対物レンズ17の瞳位置Eにおいて複数箇所にレーザ光を同時に集光させたりすることができるようになっている。
For example, the LCOS-
制御部7は、全反射照明観察する場合において、LCOS−SLM5により、図1に示すように、対物レンズ17の瞳位置Eにおける瞳の中心からずれた位置にレーザ光を集光させてガラス板15からエバネッセント光を染み出させる変調パターンを設定するようになっている。本実施形態においては、図2に示すように、対物レンズ17の瞳位置Eにおける瞳の中心から光軸に直交する方向に互いに等しい距離だけ離間し周方向に等間隔をあけた所望の4箇所にレーザ光を同時に集光させるパターンを例示して説明する。図2において、対物レンズ17の瞳位置Eにおけるレーザ光の集光位置を符号Kで示す。図3においても同様である。
In the case of total reflection illumination observation, the
LCOS−SLM5により、対物レンズ17の瞳位置Eにおける瞳の中心から光軸に直交する方向にレーザ光の集光位置をずらすことで、標本Sのガラス板15に対してレーザ光が斜めに入射してガラス板15内で全反射され、ガラス板15の標本側界面から標本S側に染み出すエバネッセント光が標本Sに照射される。
The laser light is obliquely incident on the
ダイクロイックミラー19は、リレー光学系11によりリレーされたレーザ光を対物レンズ17に向けて反射する一方、対物レンズ17により集光されてレーザ光の光路を戻る戻り光を透過させてバリアフィルタ21に入射させるようになっている。
The
このように構成された蛍光観察装置100の作用について説明する。
本実施形態に係る蛍光観察装置100により標本Sを全反射照明観察する場合は、制御部7により全反射照明する変調パターンをLCOS−SLM5に設定し、光源1からレーザ光を発生させる。
The operation of the
When the specimen S is observed with total reflection illumination by the
光源1から発せられたレーザ光は、図1に示すように、反射ミラー3を介してLCOS−SLM5により位相変調されて反射された後、反射ミラー9、リレー光学系11、カットフィルタ13およびダイクロイックミラー19を介して対物レンズ17の瞳位置Eに集光する。対物レンズ17の瞳位置Eの中心に集光する0次光はカットフィルタ13によりカットされている。
As shown in FIG. 1, the laser light emitted from the light source 1 is phase-modulated and reflected by the LCOS-
この場合に、レーザ光は、LCOS−SLM5の変調パターンに応じて、図2に示すように、対物レンズ17の瞳位置Eにおいて瞳の中心から光軸に直交する方向に互いに等しい距離だけ離間し周方向に等間隔をあけた所望の4箇所(図2の符号K参照。)に同時に集光させられる。そして、対物レンズ17から標本Sのガラス板15に対してレーザ光が斜め入射してガラス板15と標本Sの界面で全反射され、ガラス板15から染み出るエバネッセント光が標本Sに局所的に照射される。
In this case, the laser beams are separated from each other by an equal distance in the direction perpendicular to the optical axis from the center of the pupil at the pupil position E of the
エバネッセント光が標本Sに局所的に照射されることにより標本Sにおいて発生した蛍光は、対物レンズ17、ダイクロイックミラー19、結像レンズ23および反射ミラー25を介してCCD27により撮影される。これにより、CCD27において標本Sにおけるエバネッセント光が達したごく浅い領域の蛍光像を取得し、バックグランドが非常に暗くコントラストが高い蛍光観察を行うことができる。
The fluorescence generated in the sample S by locally irradiating the sample with evanescent light is photographed by the
この場合において、対物レンズ17の瞳位置Eでのレーザ光の集光位置がLCOS−SLM5の所定の変調パターンにより決まるので、制御部7により、標本Sに対して周囲から略均等にエバネッセント光が発生するようにレーザ光を集光させる変調パターンを設定することで、標本Sに対してエバネッセント光を偏りなく照射することができる。
In this case, since the condensing position of the laser light at the pupil position E of the
本実施形態においては、図2に示すように、対物レンズ17の瞳位置Eにおける瞳の中心から光軸に直交する方向に互いに等しい距離だけ離間し周方向に等間隔をあけた所望の4箇所(図2の符号K参照。)にレーザ光を同時に集光させることで、標本Sに対して周囲の4箇所からエバネッセント光を偏りなく照射することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, four desired positions spaced apart from each other by an equal distance from the center of the pupil at the pupil position E of the
なお、本実施形態に係る蛍光観察装置100の比較例として、従来の蛍光観察装置のように、ガルバノメータによりレーザ光を偏向して対物レンズの瞳位置におけるレーザ光の集光位置を瞳の中心からずらす構成では、図3に示すように、対物レンズの瞳位置においてレーザ光の集光位置(図3の符号K参照。)を1方向にしか移動することができない。そのため、標本に対して1方向から染み出すエバネッセント光しか照射することができず、エバネッセント光の照射に偏りが生じることとなる。
As a comparative example of the
以上説明したように、本実施形態に係る蛍光観察装置100によれば、制御部7により、標本Sに対して周囲から略均等にエバネッセント光が発生するようにレーザ光を集光させる変調パターンを設定することで、標本Sに対してエバネッセント光を偏りなく照射し、これにより標本Sを精度よく蛍光観察することができる。
As described above, according to the
本実施形態は以下のように変形することができる。
すなわち、本実施形態においては、制御部7が、対物レンズ17の瞳位置Eにおける瞳の中心から光軸に直交する方向にずれた複数の位置にレーザ光を同時に集光させる変調パターンを設定することとした。一変形例としては、制御部7が、対物レンズ17の瞳位置Eにおける光軸を囲むように環状にレーザ光を同時に集光させる変調パターンを設定することとしてもよい。
This embodiment can be modified as follows.
That is, in the present embodiment, the
このようにすることで、LCOS−SLM5により、対物レンズ17の瞳位置Eにおいて光軸を囲む環状にレーザ光を同時に集光させてガラス板15内で全反射させ、標本Sに対して周方向の全域からエバネッセント光を発生させることができる。したがって、標本Sに対してエバネッセント光を周方向全域から偏りなく照射し、標本Sをより高精度に蛍光観察することができる。
In this way, the LCOS-
〔第2実施形態〕
次に、本発明の第2実施形態に係る蛍光観察装置について説明する。
本実施形態に係る蛍光観察装置200は、図4に示すように、光源1、対物レンズ17およびダイクロイックミラー19に代えて、波長が異なるレーザ光を発生可能な光源101と、瞳位置Eが異なる複数の対物レンズ17A,17Bと、互いに異なる波長特性を有する複数のダイクロイックミラー(分岐部)19A,19Bと、標本Sの周囲の温度を測定する温度測定器(温度測定部)129とを備え、制御部7が、設定したLCOS−SLM5の所定の変調パターンを調節する点で第1実施形態と異なる。
以下、第1実施形態に係る蛍光観察装置100と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a fluorescence observation apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 4, the
In the following, portions having the same configuration as those of the
光源101は、635nmのレーザ光を発生する第1光源部31Aと、515nmのレーザ光を発生する第2光源部31Bと、488nmのレーザ光を発生する第3光源部31Cと、405nmのレーザ光を発生する第4光源部31Dとを備えている。
The
また、光源101には、各光源部31A,31B,31C,31Dから発せられたレーザ光の光路を合成する反射ミラー33,41およびダイクロイックミラー35,37,39と、出射するレーザ光の波長を切り替えるAOTF(Acoustooptical Tunable Filter、音響光学素)43とが備えられている。
The
反射ミラー33は、第1光源部31Aから発せられたレーザ光をダイクロイックミラー35に向けて反射するようになっている。ダイクロイックミラー35は、第1光源部31Aから反射ミラー33を介して入射するレーザ光を透過する一方で、第2光源部31Bから発せられたレーザ光を反射して、これらの光路を合成するようになっている。ダイクロイックミラー37は、第1光源部31Aおよび第2光源部31Bからのレーザ光を透過する一方で、第3光源部31Cからのレーザ光を反射して、これらのレーザ光の光路を合成するようになっている。ダイクロイックミラー39は、第1光源部31A〜第3光源部31Cからのレーザ光を合成する一方で、第4光源部31Dからのレーザ光を反射して、これらの光路を合成するようになっている。反射ミラー41は、ダイクロイックミラー39により光路が合成された第1光源部31A〜第4光源部31Dからのレーザ光をAOTF43に向けて反射するようになっている。
The
複数の対物レンズ17A,17Bは、レボルバ18により、レーザ光の光路上に選択的に配置可能に支持されている。
複数のダイクロイックミラー19A,19Bは、それぞれバリアフィルタ21とともにターレット20により保持されている。これら各ダイクロイックミラー19A,19Bとバリアフィルタ21の組は、ターレット20により戻り光の光路上に選択的に配置することができるようになっている。
The plurality of
The plurality of
制御部7は、LCOS−SLM5の所定の変調パターンを設定した上で、さらに、リレー光学系11の収差や反射ミラー3,9の面精度など、光源101から対物レンズ17までの間に配置されたレンズの収差や反射部材の面精度に従い、その収差や面精度に応じた波面の乱れによるレーザ光の集光性能の劣化(集光スポットの広がり)を補正するよう変調パターンを調節するようになっている。また、制御部7は、光源101から発せられるレーザ光の波長に従い、その波長に応じたレーザ光の集光位置のずれを補正するよう変調パターンを調節するようになっている。また、制御部7は、レーザ光の光路に配置された対物レンズ17A,17Bの瞳位置Eに従い、その瞳位置Eに応じたレーザ光の集光位置のずれを補正するよう変調パターンを調節するようになっている。また、制御部7は、レーザ光の光路に配置されたダイクロイックミラー19A,19Bの波長特性に従い、その波長特性に応じたレーザ光の集光位置のずれを補正するよう変調パターンを調節するようになっている。さらに、制御部7は、温度測定器129により測定された温度に従い、標本Sの周囲の温度の変化に応じたレーザ光の集光位置のずれを補正するよう変調パターンを調節するようになっている。
The
このように構成された蛍光観察装置200の作用について説明する。
本実施形態に係る蛍光観察装置200により標本Sを全反射照明観察する場合は、制御部7により全反射照明する所定の変調パターンをLCOS−SLM5に設定し、レボルバ18によりいずれかの対物レンズ17A,17Bを光路上に配置するとともに、ターレット20によりいずれかのダイクロイックミラー19A,19Bを光路上に配置する。
The operation of the
When the specimen S is observed with total reflection illumination by the
次いで、光源101において、AOTF43により、いずれかの光源部31A,31B,31C,31Dから発生させたレーザ光を出射する。光源101から発せられたレーザ光は、反射ミラー3、LCOS−SLM5、反射ミラー9、リレー光学系11およびカットフィルタ13を介して、光路上のダイクロイックミラー19A(19B)により反射される。
Next, in the
そして、レーザ光は、LCOS−SLM5の変調パターンに応じて光路上の対物レンズ17A(17B)の瞳位置Eにおける瞳の中心から光軸に直交する方向にずれた位置に集光し標本Sとガラス板15との界面で全反射される。これにより、ガラス板15から染み出るエバネッセント光が標本Sに局所的に照射される。
Then, the laser light is condensed at a position shifted in the direction perpendicular to the optical axis from the center of the pupil at the pupil position E of the
エバネッセント光が照射されることにより標本Sにおいて発生した蛍光は、光路上の対物レンズ17A(17B)、光路上のダイクロイックミラー19A(19B)、バリアフィルタ21、結像レンズ23および反射ミラー25を介してCCD27により撮影される。これにより、CCD27において標本Sにおけるエバネッセント光が達したごく浅い領域の蛍光像が取得される。
The fluorescence generated in the specimen S by irradiation with the evanescent light passes through the
この場合において、リレー光学系11の収差や反射ミラー3,9の面精度など、光源101から対物レンズ17までの間に配置されたレンズの収差や反射部材の面精度による波面の乱れによりレーザ光の集光性能に劣化が生じたり、光源101から発せられるレーザ光の波長に応じて集光位置にずれが生じたり、レーザ光の光路に配置された対物レンズ17A(17B)の瞳位置Eに応じてレーザ光の集光位置にずれが生じたり、レーザ光の光路に配置されたダイクロイックミラー19A(19B)に応じてレーザ光の集光位置にずれが生じたり、あるいは、標本Sの周囲の温度の変化によってレーザ光の集光位置にずれが生じたりすると、制御部7によりレーザ光の集光性能の劣化や集光位置のずれを補正するようLCOS−SLM5の変調パターンが調節される。
In this case, the laser beam is caused by the aberration of the lens disposed between the
したがって、本実施形態に係る蛍光観察装置200によれば、標本Sを全反射照明観察する場合において、制御部7により、リレー光学系11の収差や反射ミラー3,9の面精度による波面の乱れによるレーザ光の集光性能の劣化を解消し、レーザ光を効率よく全反射させることができる。
Therefore, according to the
また、光源101により標本Sの蛍光物質に応じて適切な波長のレーザ光に変更しつつ、いずれのレーザ光を照射する場合でも、レーザ光を位置ずれなく所望の位置に集光させて効率よく全反射させることができる。また、標本Sに応じて適切な倍率の対物レンズ17A,17Bに変更しつつ、いずれの対物レンズ17A,17Bを用いる場合でも、レーザ光を位置ずれなく所望の位置に集光させて効率よく全反射させることができる。また、検出する戻り光の波長に応じて適切な波長特性のダイクロイックミラー19A,19Bに変更しつつ、いずれのダイクロイックミラー19A,19Bを用いる場合でも、レーザ光を位置ずれなく所望の位置に集光させて効率よく全反射させることができる。さらに、標本Sの周囲の温度が変化した場合でも、レーザ光を位置ずれなく所望の位置に集光させて効率よく全反射させることができる。これにより、標本Sに対してノイズが少ないエバネッセント光を照射し、標本Sを高精度に蛍光観察することができる。
Further, while changing to laser light of an appropriate wavelength according to the fluorescent material of the sample S by the
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本発明を上記の各実施形態に適用したものに限定されることなく、これらの実施形態を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定されるものではない。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design changes and the like within a scope not departing from the gist of the present invention. For example, the present invention is not limited to those applied to each of the above embodiments, and may be applied to embodiments in which these embodiments are appropriately combined, and is not particularly limited.
また、上記各実施形態においては、対物レンズ17の瞳位置Eにおける瞳の中心から光軸に交差する方向にずれた所望の複数の位置にレーザ光を同時に集光させる変調パターンや、対物レンズ17の瞳位置Eにおける光軸を囲むように環状にレーザ光を同時に集光させる変調パターンを例示して説明したが、LCOS−SLM5の位相変調パターンに従い標本Sに対してエバネッセント光を偏りなく照射することができればよく、これに限定されるものではない。
Further, in each of the above-described embodiments, the modulation pattern for condensing the laser beam simultaneously at a plurality of desired positions shifted from the center of the pupil at the pupil position E of the
また、カットフィルタ13をレーザ光の光路に対して挿脱する挿脱機構を設けてもよい。挿脱機構によりカットフィルタ13を光路から離脱させ、LCOS−SLM5による位相変調を行わないように制御することで、光源1,101からのレーザ光を対物レンズ17の瞳位置Eの中心に集光させて通常の落射照明観察を行うことができる。
Moreover, you may provide the insertion / removal mechanism which inserts / removes the
1,101 光源
3 反射ミラー(反射部材)
5 LCOS−SLM(位相変調部)
7 制御部
9 反射ミラー(反射部材)
11 リレー光学系
17,17A,17B 対物レンズ
19A,19B ダイクロイックミラー(分岐部)
129 温度測定器(温度測定部)
100,200 蛍光観察装置
E 瞳位置
S 標本
1,101 Light source 3 Reflection mirror (reflection member)
5 LCOS-SLM (Phase Modulator)
7
11 Relay
129 Temperature measuring device (Temperature measuring unit)
100,200 Fluorescence observation device E Pupil position S Sample
Claims (10)
光源から発せられた照明光を前記対物レンズの瞳位置に集光させるリレー光学系と、
前記対物レンズの焦点位置と光学的に共役な位置に配置され、前記光源からの照明光の位相を変調可能な位相変調部と、
該位相変調部により前記瞳位置における瞳の中心位置からずれた位置に照明光を集光させて前記標本にエバネッセント光を照射させるよう所定の位相変調パターンを設定する制御部とを備える蛍光観察装置。 An objective lens placed opposite the specimen;
A relay optical system for condensing the illumination light emitted from the light source at the pupil position of the objective lens;
A phase modulator arranged at a position optically conjugate with the focal position of the objective lens and capable of modulating the phase of illumination light from the light source;
Fluorescence observation apparatus comprising: a control unit that sets a predetermined phase modulation pattern so that illumination light is collected at a position shifted from the center position of the pupil at the pupil position by the phase modulation unit and the sample is irradiated with evanescent light .
前記制御部が、前記光源から発せられる照明光の波長に応じて集光位置のずれを補正するよう前記所定の位相変調パターンを調節する請求項5に記載の蛍光観察装置。 The light source capable of generating illumination light having different wavelengths,
The fluorescence observation apparatus according to claim 5, wherein the control unit adjusts the predetermined phase modulation pattern so as to correct a shift of a condensing position according to a wavelength of illumination light emitted from the light source.
前記制御部が、照明光の光路に配置された前記対物レンズの瞳位置に応じて集光位置のずれを補正するよう前記所定の位相変調パターンを調節する請求項5に記載の蛍光観察装置。 A plurality of objective lenses having different pupil positions;
The fluorescence observation apparatus according to claim 5, wherein the control unit adjusts the predetermined phase modulation pattern so as to correct a deviation of a condensing position according to a pupil position of the objective lens arranged in an optical path of illumination light.
前記制御部が、照明光の光路に配置された前記分岐部に応じて集光位置のずれを補正するよう前記所定の位相変調パターンを調節する請求項5に記載の蛍光観察装置。 A plurality of branch portions having different wavelength characteristics and reflecting or transmitting illumination light, and transmitting or reflecting return light returning from the sample when irradiated with illumination light and branching from the optical path of the illumination light Prepared,
The fluorescence observation apparatus according to claim 5, wherein the control unit adjusts the predetermined phase modulation pattern so as to correct a deviation of a condensing position according to the branching unit disposed in the optical path of illumination light.
前記制御部が、前記温度測定部により測定された温度に応じて集光位置のずれを補正するよう前記所定の位相変調パターンを調節する請求項5に記載の蛍光観察装置。 A temperature measuring unit for measuring the ambient temperature of the sample;
The fluorescence observation apparatus according to claim 5, wherein the control unit adjusts the predetermined phase modulation pattern so as to correct a deviation of a condensing position according to a temperature measured by the temperature measurement unit.
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