JPH0349086B2 - - Google Patents

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JPH0349086B2
JPH0349086B2 JP58188769A JP18876983A JPH0349086B2 JP H0349086 B2 JPH0349086 B2 JP H0349086B2 JP 58188769 A JP58188769 A JP 58188769A JP 18876983 A JP18876983 A JP 18876983A JP H0349086 B2 JPH0349086 B2 JP H0349086B2
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JP
Japan
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filter
acousto
microscope
excitation
optic filter
Prior art date
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JP58188769A
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JPS6080821A (ja
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Isuke Hirano
Hideo Hiruma
Tatsuro Hayashi
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Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
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Publication date
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Publication of JPH0349086B2 publication Critical patent/JPH0349086B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/11Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on acousto-optical elements, e.g. using variable diffraction by sound or like mechanical waves

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は顕微鏡の光源からの光のうち特定の波
長領域の光を透過させる顕微鏡用励起フイルタに
関する。
(従来技術) 第1図は励起フイルタを備えた顕微鏡を示す略
図である。
光源として水銀またはキセノン放電管1とタン
グステンランプ2が用意されており、タングステ
ンランプ2を使用するときには全反射鏡3が光路
に挿入される。
異なつた透過帯域をもつ多種類の励起フイルタ
6が用意されており、励起フイルタ6は一枚また
は複数枚組み合わされて、遮光筒5の下に配置さ
れている全反射鏡4と前記光源間の光路に挿入さ
れる。
挿入された励起フイルタ6を透過した光は全反
射鏡4で反射させられ、超広視野暗視野コンデン
サ7の上に配置されている試料台8に載置された
試料を照射する。
前述のように照射された試料は顕微鏡光学系を
介して観察または記録される。
試料に対応して最適の波長を持つ励起光を光源
と励起光フイルタの組合せにより作り出すのであ
るが、この組合せの作業は熟練を必要とし、励起
光フイルタの着脱作業も簡単ではない。
(発明の目的) 本発明の目的は、任意のスペクトルおよびスペ
クトル幅を制御することができ、最適の観察条件
が得られるように前記励起光フイルタの駆動周波
数を自動調節することができる顕微鏡用励起光フ
イルタを提供することにある。
(発明の構成) 前記目的を達成するために、本発明による顕微
鏡用励起フイルタは、観察または記録に適した試
料の光吸収または反射を得るために励起光のスペ
クトルを調整する顕微鏡用励起フイルタにおい
て、 顕微鏡の照明光学系の光路に挿入された音響光
学フイルタと、 前記音響光学フイルタを駆動する駆動周波数が
可変である音響周波数発生器と、 前記音響光学フイルタを介して照射され顕微鏡
で拡大された像を撮像するテレビジヨン撮像装置
と、 前記テレビジヨン撮像装置の映像信号の特定の
2点を設定して抽出して比較し前記音響周波数発
生器の発振周波数を前記特定の2点間のコントラ
ストが最大になるように制御する信号を発生する
制御回路とから構成されている。
前記音響光学フイルタは2酸化テルル(TeO2
単結晶により形成することができる。
前記音響光学フイルタを次の式 E=sinω0(1+Ksinω1t)t、で表される駆動信
号で駆動することができる。
(実施例の説明) 以下図面を参照して本発明をさらに詳しく説明
する。
第2図は本発明による励起光フイルタを使用し
た顕微鏡の実施例を示す略図である。
先に第1図で説明した部分と同一の部分は同一
の数字を付して説明を省略する。
音響光学フイルタ11は2酸化テルル(TeO2
単結晶により形成されている。
この単結晶内を伝播する超音波によつて音響光
学効果を生じ、光は異方ブラツグ回折されフイル
タ特性が得られる。
この音響光学フイルタ11により多色光の中か
ら任意の単色光を高速度で選択することができ
る。まずこの音響光学フイルタの定格を簡単に説
明する。音響光学フイルタ11の分光波長域は
380〜750nano mであつて、分解能は2.6〜
15.2nano m(ただし波長域380〜750nano m)で
ある。第4図はこの音響光学フイルタの波長と分
解能の関係を示すグラフである。
有効開口径は3mm×5mmであつて、応答速度は
3mmφの光ビーム径に対して9μsecであり、極め
て速い。また偏向分散角度は0.5゜以下である。電
気入力は0.3Wであつて、入力インピーダンスは
50Ω程度である。40〜110MHzの範囲で駆動可能
である。
第5図に駆動音響周波数と光学波長の関係を示
してある。常光線に対する特性を破線で、異常光
線に対する特性を実線で示してある。
このフイルタ11は音響周波数発生器12の出
力により駆動される。
第3図は音響光学フイルタ11を取り出して示
した斜視図である。
音響光学フイルタ11の入射光に直交する一方
の面に音響吸収素子11aが配置され、他面に駆
動電力を機械振動に変換するトランスデユーサ1
1bが固定されている。
音響周波数発生器12は発振周波数可変の発振
器とその発振出力を増幅して前記フイルタ11を
駆動する増幅器から構成されており、前記発振器
の発振周波数は55〜65MHzの間で可変である。こ
の発振周波数はフイルタ波長設定器13により入
力される。
例えば周波数を55〜65MHzの間での可変周波数
として動作させれば略475〜540nano mの広帯域
間を可変透過波長のフイルタとして、または固定
すれば第4図のような狭帯域フイルタとして使用
できる。
第6図は顕微鏡用励起フイルタを用いた顕微鏡
の他の実施例を示すブロツク図である。
この実施例は、試料より得られた画素信号より
抽出した信号により行い、画像処理を行うのに最
も適した波長とすることを可能にしたものであ
る。前述した音響光学フイルタ11は音響周波数
発生器12の出力で駆動される点は前述した実施
例と異ならない。
顕微鏡の鏡筒20にはテレビカメラ60が結合
されており、出力はテレビジヨンモニタ装置62
によりモニタされている。
テレビジヨン信号はアナログゲート61を介し
てピークホールド回路64に接続されている。ア
ナログゲート61は関心部分入力装置63からの
信号により関心部分のテレビジヨン信号を抜き取
る。ピークホールド回路64の出力は差検出回路
65に接続されている。
差検出回路65の第1の出力端子は最大値検出
回路66に、他の出力端子は狭帯域増幅器73
(中心の角周波数ω1)を介して位相感度検出回路
75に接続されている。
位相感度検出回路75の詳細な回路を第7図に
示す。
抜取り回路67には同期階段波形発生器70と
最大値検出回路66の出力が接続され、抜取り回
路67の出力は比較回路68に接続されている。
比較回路68は、可変直流電圧発生回路69の出
力を比較する。
音響周波数発生器12は、ドライバ12a、電
圧可変容量器12b、発振器12cから構成され
ており、E=sinω0(1+k sinω1t)tの示す駆
動信号により、音響光学フイルタ11を駆動す
る。
操作者は、始めに画面上の2点(A,B)をテ
レビジヨンモニタ装置62の画面に決め、関心部
分入力装置63により走査線番号およびその線上
の位置を入力する。なお、多くの場合、B点は背
景点になることが多い。
操作者は、切換スイツチ71をイ側につなげ、
電圧可変容量器12bに同期階段波形発生器70
からの電圧波形を供給する。ここで、階段波形の
平坦部の時間は1フレームに相当し、ステツプは
適当に選ぶ。
電圧可変容量器12bは、発振器12cの発振
周波数を決定するタンク回路の一部になつている
ため、印加電圧に相当した周波数変化をもたら
す。A点およびB点に対応する画面上の明度はア
ナログゲート61で抜き取られ、各々ピークホー
ルド回路64で蓄積され、各々の信号は差検出回
路65で差が取られ、最大値検出回路66に供給
され、最大値検出回路66はその値が同期期間中
の最大値になつたことを検出し、そのときの階段
波形値を抜き取る。
可変直流電圧発生回路69の出力電圧は比較回
路68の出力で制御され、抜取り回路67の出力
と可変直流電圧発生回路69の出力が比較され、
その値が絶えず零になるよう可変直流電圧発生回
路69が制御される。
この状態でスイツチ72をにつなげば、A,
B間の最大値コントラストが得られる。
この最大値コントラストは試料の変化、発振器
12cの発振周波数の変化により漸次最適値より
離れる可能性がある。
第6図の回路の画面の最大値コントラストを得
る動作を簡単に説明する。
この動作は、大きく分けて次の2ステツプとな
る。
(1) A,B点のコントラストが最大となるフイル
タ駆動角周波数を見つける。そしてその状態を
維持する(手動)。
切換スイツチ71はイ側、切換スイツチ72
は初めでその後ににする。
(2) (1)で維持されている条件が何等かの理由(内
的、外的理由)で壊されそうになつたとき、自
動的に維持する。
上の動作のあと、切換スイツチ71をロ側へ移
動する。なおこのとき切換スイツチ72の位置は
無関係である。
音響周波数発生器12の電圧可変容量器12b
を角周波数ω1で軽く周波数変調する。
ω1の角周波数は例えばTVフレーム・レートの
1/10倍位近い。しかし、フイルタ駆動周波数の変
位が低いことを意味するものではない。
周波数の偏移は音響光学フイルタ11を駆動す
る駆動信号を示す次の式のkにより決る。
E=sinω0(1+k sinω1t)t このようにすると第8図に示すように最大値コ
ントラストより離れ、狭帯域増幅器73の出力は
変わる。
これを位相感度検出回路(PSD)75に入力
して位相感度検出をすると第9図に示すような出
力が得られる。この傾斜をズレと反対方向にとれ
ば自動的に最大の状態が維持される。
(発明の効果の説明) 以上説明したように、励起フイルタを1枚毎に
切り換えていたものを電気的に制御可能な音響光
学フイルタとしたために、従来技術ではできなか
つた試料の吸収スペクトル(励起波長を順次走
査)測定、励起フイルタ(螢光測定における試料
の吸収スペクトルに合わせたスペクトルの選択)
の適切な選択等を迅速に行うことができる。
また観察像の結果を電気的に評価することによ
り試料に合わせた最適励起波長の自動選択を行う
ことができる(例えば最高のコントラストを得る
波長)。
【図面の簡単な説明】
第1図は励起フイルタを備えた顕微鏡を示す略
図である。第2図は本発明による励起フイルタを
備えた顕微鏡の実施例を示すブロツク図である。
第3図は励起フイルタを形成する音響光学フイル
タを取り出して示した斜視図である。第4図は音
響光学フイルタの波長と分解能の関係を示すグラ
フである。第5図は音響光学フイルタを駆動する
周波数と透過波長の関係を示すグラフである。第
6図は本発明による励起フイルタを備えた顕微鏡
の他の実施例を示すブロツク図である。第7図は
位相感度検出回路(PSD)の実施例を示す回路
図である。第8図は差検出回路の動作を説明する
ためのグラフである。第9図はPSDの動作を説
明するためのグラフである。 1…水銀またはキセノン放電管、2…タングス
テンランプ、3,4…全反射鏡、5…遮光筒、6
…励起フイルタ、7…超広視野暗視野コンデン
サ、8…試料台、11…音響光学フイルタ、12
…音響周波数発生器、12a…ドライバ、12b
…電圧可変容量器、12c…発振器、13…フイ
ルタ波長設定器、20…顕微鏡の鏡筒、60…テ
レビカメラ、61…アナログゲート、62…テレ
ビジヨンモニタ装置、63…関心部分入力装置、
64…ピークホールド回路、65…差検出回路、
66…最大値検出回路、67…抜取り回路(ゲー
ト)、68…比較回路、69…可変直流電圧発生
回路、70…同期階段波形発生器、71…切換ス
イツチ(1)、72…切換スイツチ(2)、73…狭帯域
増幅器(ω1)、74…発振器、75…位相感度検
出回路(PSD)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 観察または記録に適した試料の光吸収または
    反射を得るために励起光のスペクトルを調整する
    顕微鏡用励起フイルタにおいて、 顕微鏡の照明光学系の光路に挿入された音響光
    学フイルタと、 前記音響光学フイルタを駆動する駆動周波数が
    可変である音響周波数発生器と、 前記音響光学フイルタを介して照射され顕微鏡
    で拡大された像を撮像するテレビジヨン撮像装置
    と、 前記テレビジヨン撮像装置の映像信号の特定の
    2点を設定して抽出して比較し前記音響周波数発
    生器の発振周波数を前記特定の2点間のコントラ
    ストが最大になるように制御する信号を発生する
    制御回路とから構成したことを特徴とする顕微鏡
    用励起フイルタ。 2 前記音響光学フイルタは2酸化テルル
    (TeO2)単結晶により形成されている特許請求の
    範囲第1項記載の顕微鏡用励起フイルタ。 3 前記音響光学フイルタは下記の式で表される
    駆動信号で駆動される特許請求の範囲第1項記載
    の顕微鏡用励起フイルタ。 E=sinω0(1+Ksinω1t)t
JP58188769A 1983-10-07 1983-10-07 顕微鏡用励起フイルタ Granted JPS6080821A (ja)

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