JPH0682703A - 顕微鏡観察のための微調整方法 - Google Patents
顕微鏡観察のための微調整方法Info
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- JPH0682703A JPH0682703A JP4238571A JP23857192A JPH0682703A JP H0682703 A JPH0682703 A JP H0682703A JP 4238571 A JP4238571 A JP 4238571A JP 23857192 A JP23857192 A JP 23857192A JP H0682703 A JPH0682703 A JP H0682703A
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H3/00—Production or acceleration of neutral particle beams, e.g. molecular or atomic beams
- H05H3/04—Acceleration by electromagnetic wave pressure
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/32—Micromanipulators structurally combined with microscopes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】微小試料を非接触で微調整するためのマイクロ
マニュピレーターを提供する。 【構成】非点対称な強度分布（楕円形パターン）を有す
るレーザビーム１２は、対物レンズ１４により、非点対
称な屈折率分布を有する試料１６に集束される。この場
合、レーザビーム１２の長軸方向と試料１６の長軸方向
とが一致するような状態で試料１６が捕捉される。これ
は、レーザビームの非点対称な強度分布に起因して非点
対称な捕捉力が生じるために、非点対称な屈折率分布を
有する試料１６に対しては、捕捉状態が力学的に安定な
ためである。従って、レーザビーム１２の強度分布の長
軸方向を回転させると、それに伴って捕捉された試料１
６も回転するので、試料を微調整できる。
マニュピレーターを提供する。 【構成】非点対称な強度分布（楕円形パターン）を有す
るレーザビーム１２は、対物レンズ１４により、非点対
称な屈折率分布を有する試料１６に集束される。この場
合、レーザビーム１２の長軸方向と試料１６の長軸方向
とが一致するような状態で試料１６が捕捉される。これ
は、レーザビームの非点対称な強度分布に起因して非点
対称な捕捉力が生じるために、非点対称な屈折率分布を
有する試料１６に対しては、捕捉状態が力学的に安定な
ためである。従って、レーザビーム１２の強度分布の長
軸方向を回転させると、それに伴って捕捉された試料１
６も回転するので、試料を微調整できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は顕微鏡観察のための微
調整方法に関し、例えば生体細胞等の微小な試料を顕微
鏡観察する際に、試料を非接触に微調整するための方法
に関する。
調整方法に関し、例えば生体細胞等の微小な試料を顕微
鏡観察する際に、試料を非接触に微調整するための方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常の光学顕微鏡を使用して、様々な方
向から試料を観察しようとする際、光学顕微鏡の光学的
設計の制約により、任意の方向における試料の像を結像
するのが困難な場合がある。一般に光学顕微鏡は、光学
系の光軸方向に垂直をなすステージ面に載置された試料
の像が結像されるように設計されている。
向から試料を観察しようとする際、光学顕微鏡の光学的
設計の制約により、任意の方向における試料の像を結像
するのが困難な場合がある。一般に光学顕微鏡は、光学
系の光軸方向に垂直をなすステージ面に載置された試料
の像が結像されるように設計されている。
【０００３】図１０に概略的に示した一般的な光学顕微
鏡１３は、試料を載置すべきステージ１５を移動せるた
めに、機械的なスＸ−Ｙステージ駆動機構１７及びＺス
テージ駆動機構１９を採用している。
鏡１３は、試料を載置すべきステージ１５を移動せるた
めに、機械的なスＸ−Ｙステージ駆動機構１７及びＺス
テージ駆動機構１９を採用している。
【０００４】Ｘ−Ｙステージ駆動機構１７は、対物レン
ズ２１の光軸（Ｚ軸）に垂直な水平面（Ｘ−Ｙ平面）に
沿って試料を移動させ、Ｘ−Ｙ平面における試料の任意
の部分を視野内に設定することができる。
ズ２１の光軸（Ｚ軸）に垂直な水平面（Ｘ−Ｙ平面）に
沿って試料を移動させ、Ｘ−Ｙ平面における試料の任意
の部分を視野内に設定することができる。
【０００５】試料を光軸方向に移動させるためのＺステ
ージ駆動機構１９は、焦点調節に利用され、通常の方法
では、光軸方向に沿った面（Ｘ−Ｚ平面、Ｙ−Ｚ平面）
における試料の観察のために用いることはできない。
ージ駆動機構１９は、焦点調節に利用され、通常の方法
では、光軸方向に沿った面（Ｘ−Ｚ平面、Ｙ−Ｚ平面）
における試料の観察のために用いることはできない。
【０００６】また一般に、生体細胞などの微小試料は、
生理食塩水などの液体と共にステージ１５上のスライド
グラス（図示せず）上に滴下され、カバーグラスにより
固定された状態で観察される。従って、試料を観察でき
る方向は、カバーグラスの垂直上方からの方向のみに制
限され、一旦に試料が固定されれば、他の方向から観察
するのは困難である。
生理食塩水などの液体と共にステージ１５上のスライド
グラス（図示せず）上に滴下され、カバーグラスにより
固定された状態で観察される。従って、試料を観察でき
る方向は、カバーグラスの垂直上方からの方向のみに制
限され、一旦に試料が固定されれば、他の方向から観察
するのは困難である。
【０００７】微小な試料を任意の方向から観察するため
に、微小試料を顕微鏡下で微調整（マイクロマニピュレ
ーション）する技術として、機械的なマイクロマニピュ
レーター（微調整装置）が公知である。
に、微小試料を顕微鏡下で微調整（マイクロマニピュレ
ーション）する技術として、機械的なマイクロマニピュ
レーター（微調整装置）が公知である。
【０００８】図１１に概略的に示した公知のマイクロマ
ニピュレーター２３は、上述したような光学顕微鏡１３
のステージ１５と組み合わされている。ステージ１５上
には、それぞれホルダー２５，２７に支持された針２９
やホールドピペット３１などの微小操作器具が可動に設
置されている。試料を含む液体（図示せず）は、微小操
作器具の先端において、ステージ１５上に滴下されてい
る。
ニピュレーター２３は、上述したような光学顕微鏡１３
のステージ１５と組み合わされている。ステージ１５上
には、それぞれホルダー２５，２７に支持された針２９
やホールドピペット３１などの微小操作器具が可動に設
置されている。試料を含む液体（図示せず）は、微小操
作器具の先端において、ステージ１５上に滴下されてい
る。
【０００９】ホールドピペット３１はガラス管など管空
状の部材からなる。ホールドピペット３１にビニール管
３３を通じて接続された微小圧力調整器３５が、ホール
ドピペット３１中の液体を吸引することにより、ホール
ドピペット３１の先端で試料を捕捉できる。微小操作器
具を支持するホルダー２５，２７は、その駆動機構３
７，３９によりＸ−Ｙ−Ｚ方向へ駆動可能である。
状の部材からなる。ホールドピペット３１にビニール管
３３を通じて接続された微小圧力調整器３５が、ホール
ドピペット３１中の液体を吸引することにより、ホール
ドピペット３１の先端で試料を捕捉できる。微小操作器
具を支持するホルダー２５，２７は、その駆動機構３
７，３９によりＸ−Ｙ−Ｚ方向へ駆動可能である。
【００１０】ホルダー駆動機構３７，３９は、観察者の
手元に置かれたコントローラ４１により駆動指令を与え
られる。コントローラ４１は、ジョイスティック、つま
みなどの手動操作要素を有し、この手動操作要素の動作
は、油圧や電気信号によりホルダー駆動機構３７，３９
に伝達され、その結果、ホルダー２５，２７が駆動され
る。
手元に置かれたコントローラ４１により駆動指令を与え
られる。コントローラ４１は、ジョイスティック、つま
みなどの手動操作要素を有し、この手動操作要素の動作
は、油圧や電気信号によりホルダー駆動機構３７，３９
に伝達され、その結果、ホルダー２５，２７が駆動され
る。
【００１１】従って観察者がコントローラ４１の手動操
作要素を操作することにより、微小操作器具をＸ軸方
向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向など目的に応じた方向に粗微動
させ、所定の位置に位置決めすることができる。この結
果、ステージ１５上の試料を保持操作及び回転操作、即
ち微調整することができる。
作要素を操作することにより、微小操作器具をＸ軸方
向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向など目的に応じた方向に粗微動
させ、所定の位置に位置決めすることができる。この結
果、ステージ１５上の試料を保持操作及び回転操作、即
ち微調整することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、機械的
なマイクロマニピュレーターにおいては、微小操作器具
の所望の粗微動のために手動操作要素を正確に操作する
には、熟練した技術が要求される。これは実際的には困
難な要求である。更に、生体細胞など柔軟な試料に硬い
微小操作器具を直接に接触させるために、試料が損傷、
変形または破壊される危険がある。
なマイクロマニピュレーターにおいては、微小操作器具
の所望の粗微動のために手動操作要素を正確に操作する
には、熟練した技術が要求される。これは実際的には困
難な要求である。更に、生体細胞など柔軟な試料に硬い
微小操作器具を直接に接触させるために、試料が損傷、
変形または破壊される危険がある。
【００１３】既に検討したように、任意の方向からの試
料の観察は、一般的な光学顕微鏡で実現することは非常
に困難である。この困難を解消するために、上述のよう
な機械的なマイクロマニピュレーターを用いることは、
その操作の困難性に加えて試料の損傷、変形、または破
壊の危険性のために、実用的ではない。
料の観察は、一般的な光学顕微鏡で実現することは非常
に困難である。この困難を解消するために、上述のよう
な機械的なマイクロマニピュレーターを用いることは、
その操作の困難性に加えて試料の損傷、変形、または破
壊の危険性のために、実用的ではない。
【００１４】この発明の目的は、試料を顕微鏡下で任意
の方向から観察するために、試料を非接触に微調整する
ことができ、操作が容易であり、試料に対する悪影響も
少ない微調整方法を提供することである。
の方向から観察するために、試料を非接触に微調整する
ことができ、操作が容易であり、試料に対する悪影響も
少ない微調整方法を提供することである。
【００１５】
【課題を達成するための手段】この発明の一つの観点に
よれば、容器内の液体に含まれた試料を、液体を通る光
軸を有する顕微鏡光学系により観察する際に、試料を微
調整するための方法であって、非点対称な空間的特性分
布を有するレーザビームを生成する行程と、レーザビー
ムの空間的特性分布を回転制御する行程と、顕微鏡光学
系の光軸に対して直交する方向に沿って、試料に対して
レーザビームを集束させる行程と、を備える顕微鏡観察
のための微調整方法が提供される。
よれば、容器内の液体に含まれた試料を、液体を通る光
軸を有する顕微鏡光学系により観察する際に、試料を微
調整するための方法であって、非点対称な空間的特性分
布を有するレーザビームを生成する行程と、レーザビー
ムの空間的特性分布を回転制御する行程と、顕微鏡光学
系の光軸に対して直交する方向に沿って、試料に対して
レーザビームを集束させる行程と、を備える顕微鏡観察
のための微調整方法が提供される。
【００１６】
【作用】この発明に係る微調整方法は、観察すべき試料
をレーザビームにより捕捉するための光トラッピング技
術に基づいている。
をレーザビームにより捕捉するための光トラッピング技
術に基づいている。
【００１７】先ず光トラッピング技術について説明す
る。光学特性の異なる二つの物体間の境界における反射
または屈折により光ビームの進行方向が変化した際は、
光ビームが運動量を有するために、進行方向の変化量に
応じた力、即ち光圧力が生じる。この光圧力の絶対量は
非常に小さい。しかし、高い空間的コヒーレント性を有
するレーザビームを集束させることにより、大きな光エ
ネルギーを局所的に集中させることができる。その結
果、微小な試料を捕捉可能な大きさの光圧力を発生させ
ることができる。
る。光学特性の異なる二つの物体間の境界における反射
または屈折により光ビームの進行方向が変化した際は、
光ビームが運動量を有するために、進行方向の変化量に
応じた力、即ち光圧力が生じる。この光圧力の絶対量は
非常に小さい。しかし、高い空間的コヒーレント性を有
するレーザビームを集束させることにより、大きな光エ
ネルギーを局所的に集中させることができる。その結
果、微小な試料を捕捉可能な大きさの光圧力を発生させ
ることができる。
【００１８】次に、観察すべき試料の光学的特性につい
て検討する。顕微鏡観察される生体細胞などの試料は、
一般に非点対称な（異方性の）屈折率分布または反射率
分布を有している。
て検討する。顕微鏡観察される生体細胞などの試料は、
一般に非点対称な（異方性の）屈折率分布または反射率
分布を有している。
【００１９】この発明は、試料の上述の光学的特性を考
慮して、光トラッピングのためのレーザビームの空間的
特性分布を非点対称に変換している。従って、レーザビ
ームの異方性に起因して捕捉力も異方性を有する。その
結果、レーザビームは、上述のような異方性を持つ試料
を力学的に安定に捕捉でき、レーザビームの空間的特性
分布を回転させることにより、試料を回転制御すること
ができる。
慮して、光トラッピングのためのレーザビームの空間的
特性分布を非点対称に変換している。従って、レーザビ
ームの異方性に起因して捕捉力も異方性を有する。その
結果、レーザビームは、上述のような異方性を持つ試料
を力学的に安定に捕捉でき、レーザビームの空間的特性
分布を回転させることにより、試料を回転制御すること
ができる。
【００２０】
【実施例】図１は、この発明に係る微調整方法の概念的
な第１実施例を示す。
な第１実施例を示す。
【００２１】光源（図示せず）から射出されたレーザビ
ーム１２は、非点対称な強度分布を有するパターン、例
えばレーザビーム１２の光路に対して傾きをなす実質的
に楕円形状のパターンを有する。このレーザビーム１２
は、開口数の大きな対物レンズ１４により集束され、微
小試料１６を捕捉する。
ーム１２は、非点対称な強度分布を有するパターン、例
えばレーザビーム１２の光路に対して傾きをなす実質的
に楕円形状のパターンを有する。このレーザビーム１２
は、開口数の大きな対物レンズ１４により集束され、微
小試料１６を捕捉する。
【００２２】微小試料１６は、非点対称な屈折率分布
（以下、異方性屈折率分布と称す）を有する形状、例え
ば偏平形状であり、且つその屈折率が周囲よりも大きい
ものとする。
（以下、異方性屈折率分布と称す）を有する形状、例え
ば偏平形状であり、且つその屈折率が周囲よりも大きい
ものとする。
【００２３】図２は、図１の実施例に用いられている光
トラッピングの原理を示す。図２においては、説明の簡
易化のために、点対称な強度分布を有するレーザビーム
１２′と、点対称な屈折率分布（以下、等方性屈折率分
布と称す）を有する試料１６′とを例として説明する。
トラッピングの原理を示す。図２においては、説明の簡
易化のために、点対称な強度分布を有するレーザビーム
１２′と、点対称な屈折率分布（以下、等方性屈折率分
布と称す）を有する試料１６′とを例として説明する。
【００２４】いま、レーザビーム１２′のうち、微小試
料１６′の図２の右端におけるビーム成分ＬＢ1 に着目
する。このビーム成分Ａが試料１６′に入射する際に
は、試料表面で屈折することにより、試料表面にはベク
トルＦA1としての力が作用する。ビーム成分ＬＢ1 が試
料１６′から射出する際には、試料表面にベクトルＦA2
としての力が作用する。これら二つのベクトルＦA1とＦ
A2とをベクトル加算すると、ベクトルＦA （＝ＦA1＋Ｆ
A2）としての力が試料１６′に作用する。
料１６′の図２の右端におけるビーム成分ＬＢ1 に着目
する。このビーム成分Ａが試料１６′に入射する際に
は、試料表面で屈折することにより、試料表面にはベク
トルＦA1としての力が作用する。ビーム成分ＬＢ1 が試
料１６′から射出する際には、試料表面にベクトルＦA2
としての力が作用する。これら二つのベクトルＦA1とＦ
A2とをベクトル加算すると、ベクトルＦA （＝ＦA1＋Ｆ
A2）としての力が試料１６′に作用する。
【００２５】同様に、試料１６′の図示の右端における
ビーム成分ＬＢ2 によれば、ベクトルＦB1とＦB2をベク
トル加算したベクトルＦB （＝ＦB1＋ＦB2）としての力
が試料１６に作用する。
ビーム成分ＬＢ2 によれば、ベクトルＦB1とＦB2をベク
トル加算したベクトルＦB （＝ＦB1＋ＦB2）としての力
が試料１６に作用する。
【００２６】試料１６′の屈折率分布が点対称であり、
ビーム成分ＬＢ1 ，ＬＢ2 の強度が等しいとすると、ベ
クトルＦA とＦB の合力Ｆは、水平成分が打ち消されて
鉛直方向の上向きの力となる。このような関係が光軸と
平行なあらゆる断面で成り立てば、光圧力により生じた
合力により試料は上方に持ち上げられることになり、こ
の力と重力とが釣り合った状態で試料１６′が捕捉され
ることになる。
ビーム成分ＬＢ1 ，ＬＢ2 の強度が等しいとすると、ベ
クトルＦA とＦB の合力Ｆは、水平成分が打ち消されて
鉛直方向の上向きの力となる。このような関係が光軸と
平行なあらゆる断面で成り立てば、光圧力により生じた
合力により試料は上方に持ち上げられることになり、こ
の力と重力とが釣り合った状態で試料１６′が捕捉され
ることになる。
【００２７】再度図１を参照して、異方性屈折率分布を
有する試料１６を考える。楕円形パターンを有するレー
ザビーム１２が、対物レンズ１４により試料１６に集束
されると、レーザビーム１２と試料１６の長軸方向が一
致するような状態で試料１６が捕捉される。これは、レ
ーザビームの異方性に起因して捕捉力も異方性を有する
ために、異方性屈折率分布を有する試料１６に対して
は、上述したような捕捉状態が力学的に安定なためであ
る。従って、レーザビーム１２の強度分布の長軸方向を
回転させると、それに伴って捕捉された試料１６も回転
するので、試料を微調整（マイクロマニュピレーショ
ン）できる。
有する試料１６を考える。楕円形パターンを有するレー
ザビーム１２が、対物レンズ１４により試料１６に集束
されると、レーザビーム１２と試料１６の長軸方向が一
致するような状態で試料１６が捕捉される。これは、レ
ーザビームの異方性に起因して捕捉力も異方性を有する
ために、異方性屈折率分布を有する試料１６に対して
は、上述したような捕捉状態が力学的に安定なためであ
る。従って、レーザビーム１２の強度分布の長軸方向を
回転させると、それに伴って捕捉された試料１６も回転
するので、試料を微調整（マイクロマニュピレーショ
ン）できる。
【００２８】この場合、試料１６を観察すべき顕微鏡の
対物レンズ（図１には共に図示せず）の光軸とレーザビ
ーム１２の強度分布の回転軸とを互いに直角に設定する
ことにより、任意の方向からの試料の顕微鏡観察が実現
できる。
対物レンズ（図１には共に図示せず）の光軸とレーザビ
ーム１２の強度分布の回転軸とを互いに直角に設定する
ことにより、任意の方向からの試料の顕微鏡観察が実現
できる。
【００２９】図３は、この発明に係る微調整方法を実現
するための更に具体的な第２実施例を示す。この第２実
施例及び以下の各実施例において、「光トラッピング用
顕微鏡」とは、光トラッピングにより微小試料を回転制
御するための顕微鏡光学系を意味し、「観察用顕微鏡」
とは、試料を観察するための顕微鏡光学系を意味するも
のとする。図３に示されるマイクロマニピュレーター２
００は、観察用顕微鏡１８と組み合わされている。
するための更に具体的な第２実施例を示す。この第２実
施例及び以下の各実施例において、「光トラッピング用
顕微鏡」とは、光トラッピングにより微小試料を回転制
御するための顕微鏡光学系を意味し、「観察用顕微鏡」
とは、試料を観察するための顕微鏡光学系を意味するも
のとする。図３に示されるマイクロマニピュレーター２
００は、観察用顕微鏡１８と組み合わされている。
【００３０】レーザ光源２０から発せられたレーザビー
ムは、ビームエキスパンダ２２によりビーム径が拡大さ
れて矩形フィルタ２４を通過し、光トラッピング用顕微
鏡２６の鏡筒２８内ヘ入射する。鏡筒２８内に入射した
レーザビームは、ハーフミラー３０で反射され、水槽３
２内の液体（培養液、生理食塩水等）３４に浸漬された
対物レンズ３６へ入射する。このレーザビームは、対物
レンズ３６により、液体３４中に浮遊する微小試料、例
えば生体細胞１６へ集束される。微小試料１６の光学像
は、対物レンズ３６及びハーフミラー３０を通じて、結
像レンズ３８により結像され、テレビカメラ４０ａによ
り撮像される。
ムは、ビームエキスパンダ２２によりビーム径が拡大さ
れて矩形フィルタ２４を通過し、光トラッピング用顕微
鏡２６の鏡筒２８内ヘ入射する。鏡筒２８内に入射した
レーザビームは、ハーフミラー３０で反射され、水槽３
２内の液体（培養液、生理食塩水等）３４に浸漬された
対物レンズ３６へ入射する。このレーザビームは、対物
レンズ３６により、液体３４中に浮遊する微小試料、例
えば生体細胞１６へ集束される。微小試料１６の光学像
は、対物レンズ３６及びハーフミラー３０を通じて、結
像レンズ３８により結像され、テレビカメラ４０ａによ
り撮像される。
【００３１】観察用顕微鏡１８は、水槽３２の側面から
水槽内へ挿入され、液体３４に浸漬された対物レンズ４
２の光軸（Ｘ軸）が光トラッピング用顕微鏡用対物レン
ズ３６の光軸（Ｚ軸）と直交するように配置されてい
る。観察用顕微鏡１８の対物レンズ４２及び接眼レンズ
４４により結像された試料の光学像は、テレビカメラ４
０ｂにより撮像され、セレクタ４６を介してモニタテレ
ビ４８に表示される。セレクタ４６は必要に応じてテレ
ビカメラ４０ａの画像とテレビカメラ４０ｂの画像とを
選択的に切り替える。
水槽内へ挿入され、液体３４に浸漬された対物レンズ４
２の光軸（Ｘ軸）が光トラッピング用顕微鏡用対物レン
ズ３６の光軸（Ｚ軸）と直交するように配置されてい
る。観察用顕微鏡１８の対物レンズ４２及び接眼レンズ
４４により結像された試料の光学像は、テレビカメラ４
０ｂにより撮像され、セレクタ４６を介してモニタテレ
ビ４８に表示される。セレクタ４６は必要に応じてテレ
ビカメラ４０ａの画像とテレビカメラ４０ｂの画像とを
選択的に切り替える。
【００３２】図４に示されるように、矩形フィルタ２４
は、その正面から見て長方形状の穴２４ａが開口され、
レーザビームの空間的形状を非点対称形に変換する。更
に詳しくは、通常の発振状態（ＴＥＭ00モード）におけ
るレーザビームの形状は点対称なガウス分布であるが、
レーザビームが矩形フィルタ２４を通過することによ
り、空間分布の点対称性が破れ、直線的な分布に変換さ
れる。再度図３を参照すると、矩形フィルタ２４は、モ
ータドライバ５２により制御されたモータ５０により、
レーザビームの光軸を中心として回転される。
は、その正面から見て長方形状の穴２４ａが開口され、
レーザビームの空間的形状を非点対称形に変換する。更
に詳しくは、通常の発振状態（ＴＥＭ00モード）におけ
るレーザビームの形状は点対称なガウス分布であるが、
レーザビームが矩形フィルタ２４を通過することによ
り、空間分布の点対称性が破れ、直線的な分布に変換さ
れる。再度図３を参照すると、矩形フィルタ２４は、モ
ータドライバ５２により制御されたモータ５０により、
レーザビームの光軸を中心として回転される。
【００３３】マイクロマニュピレータ２００は、水槽３
２を支持する移動ステージ５４を備えることが好まし
い。ステージ５４は、モータドライバ６０により制御さ
れるＸ軸モータ５６及びＹ軸モータ５８によりそれぞれ
Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に駆動される。ステージ５４は更に
Ｚ軸方向に駆動可能としてもよい。
２を支持する移動ステージ５４を備えることが好まし
い。ステージ５４は、モータドライバ６０により制御さ
れるＸ軸モータ５６及びＹ軸モータ５８によりそれぞれ
Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に駆動される。ステージ５４は更に
Ｚ軸方向に駆動可能としてもよい。
【００３４】光トラッピング用対物レンズ３６と、ステ
ージ５４との間のＺ軸方向距離は可変であることが好ま
しい。この目的のためにマイクロマニュピレータは、対
物レンズ３６を保持したレンズホルダ６２をＺ軸方向に
駆動するためのレンズ駆動機構６４を備えている。モー
タドライバ５２，６０及びレンズ駆動機構６４は、コン
トローラ６６からの指令信号により制御される。
ージ５４との間のＺ軸方向距離は可変であることが好ま
しい。この目的のためにマイクロマニュピレータは、対
物レンズ３６を保持したレンズホルダ６２をＺ軸方向に
駆動するためのレンズ駆動機構６４を備えている。モー
タドライバ５２，６０及びレンズ駆動機構６４は、コン
トローラ６６からの指令信号により制御される。
【００３５】コントローラ６６に接続された操作装置６
８は、観察者または操作者の手動操作により微調整のた
めの指令信号をコントローラ６６へ伝達するためのジョ
イスティック、レバーその他の手動操作要素を有してい
る。
８は、観察者または操作者の手動操作により微調整のた
めの指令信号をコントローラ６６へ伝達するためのジョ
イスティック、レバーその他の手動操作要素を有してい
る。
【００３６】第２実施例のマイクロマニピュレーターの
操作ステップは以下の通りである。 i)光トラップ用顕微鏡２６による画像をモニタテレビ４
８に表示させるように、セレクタ４６によりテレビカメ
ラ４０ａからの画像信号を選択する。 ii) モニタテレビ４８を参照しながらステージ５４及び
光トラッピング用対物レンズ３６を移動させることによ
り、水槽３２内の試料１６を探す。 iii)試料１６を画面の中央に捕えた時点でレーザビーム
を照射し、試料１６を捕捉する。 iV) 観察用対物レンズ４２の合焦面に試料１６が位置す
るように、試料１６を捕捉しながらステージ５４及び光
トラッピング用対物レンズ３６を移動させる。 v)セレクタ４６にテレビカメラ４０ｂからの画像信号を
選択させ、観察用顕微鏡１８による画像をモニタテレビ
４８に表示させる。 vi) 上述のステップv)の状態で矩形フィルタ２４の向き
を制御することにより、試料を回転制御する。
操作ステップは以下の通りである。 i)光トラップ用顕微鏡２６による画像をモニタテレビ４
８に表示させるように、セレクタ４６によりテレビカメ
ラ４０ａからの画像信号を選択する。 ii) モニタテレビ４８を参照しながらステージ５４及び
光トラッピング用対物レンズ３６を移動させることによ
り、水槽３２内の試料１６を探す。 iii)試料１６を画面の中央に捕えた時点でレーザビーム
を照射し、試料１６を捕捉する。 iV) 観察用対物レンズ４２の合焦面に試料１６が位置す
るように、試料１６を捕捉しながらステージ５４及び光
トラッピング用対物レンズ３６を移動させる。 v)セレクタ４６にテレビカメラ４０ｂからの画像信号を
選択させ、観察用顕微鏡１８による画像をモニタテレビ
４８に表示させる。 vi) 上述のステップv)の状態で矩形フィルタ２４の向き
を制御することにより、試料を回転制御する。
【００３７】以上により、モニタテレビ４８には、矩形
フィルタ２４の向きの制御に応じた方向から見た試料１
６の画像が表示される。従って、矩形フィルタ２４を回
転させる比較的に簡単な操作により、任意の方向から試
料１６を観察することができる。
フィルタ２４の向きの制御に応じた方向から見た試料１
６の画像が表示される。従って、矩形フィルタ２４を回
転させる比較的に簡単な操作により、任意の方向から試
料１６を観察することができる。
【００３８】図５は、この発明の第３実施例を示す。こ
の実施例は上述の第２実施例（図３及び図４）と二つの
相違点を有する。第１の相違点は、第２実施例のレーザ
光源２０に代えて、高次の横モードを発振するレーザ光
源７０を用いることにより、レーザビームの空間的強度
分布の非点対称性が実現されることである。第２の相違
点は、第１の相違点に起因して矩形フィルタ２４及びそ
の駆動系５０，５２が用いられていないことである。こ
れら二つの相違点を除く装置構成は第２実施例と同様で
あるために、その説明及び図示は省略する。
の実施例は上述の第２実施例（図３及び図４）と二つの
相違点を有する。第１の相違点は、第２実施例のレーザ
光源２０に代えて、高次の横モードを発振するレーザ光
源７０を用いることにより、レーザビームの空間的強度
分布の非点対称性が実現されることである。第２の相違
点は、第１の相違点に起因して矩形フィルタ２４及びそ
の駆動系５０，５２が用いられていないことである。こ
れら二つの相違点を除く装置構成は第２実施例と同様で
あるために、その説明及び図示は省略する。
【００３９】図５において、レーザ光源７０は基本的
に、ファブリー・ペロ共振器を構成する一対の共振器鏡
７２，７４、エネルギーが与えられることにより光を誘
導放出する固体や気体を含むレーザ媒質７６、及びレー
ザ媒質７６に光や電場などのエネルギーを与えるポンピ
ング装置７８からなる。
に、ファブリー・ペロ共振器を構成する一対の共振器鏡
７２，７４、エネルギーが与えられることにより光を誘
導放出する固体や気体を含むレーザ媒質７６、及びレー
ザ媒質７６に光や電場などのエネルギーを与えるポンピ
ング装置７８からなる。
【００４０】更に、共振器鏡７２と７４との間には、第
２実施例の矩形フィルタ２４の矩形開口２４ａ（図４）
と同様な矩形開口（図示せず）を有する回転部材８０が
設置されている。その矩形開口の中心はレーザビームの
光軸に一致されている。この回転部材８０は、モータド
ライバ８４により駆動されるモータ８２によってレーザ
ビームの光軸を中心として回転される。モータドライバ
８４は、第２実施例（図３）のモータドライバ５２と同
様に、操作装置６８による指令に基づいて、コントロー
ラ６６により制御される。
２実施例の矩形フィルタ２４の矩形開口２４ａ（図４）
と同様な矩形開口（図示せず）を有する回転部材８０が
設置されている。その矩形開口の中心はレーザビームの
光軸に一致されている。この回転部材８０は、モータド
ライバ８４により駆動されるモータ８２によってレーザ
ビームの光軸を中心として回転される。モータドライバ
８４は、第２実施例（図３）のモータドライバ５２と同
様に、操作装置６８による指令に基づいて、コントロー
ラ６６により制御される。
【００４１】多くの場合、通常のレーザ光源は、０次の
横モード（ＴＥＭ00）で発振されるように設計されてい
る。しかし、この実施例のレーザ光源７０のように、共
振器内に矩形開口を設けることにより、高次の横モード
（ＴＥＭ10，ＴＥＭ20など）で発振させることができ
る。
横モード（ＴＥＭ00）で発振されるように設計されてい
る。しかし、この実施例のレーザ光源７０のように、共
振器内に矩形開口を設けることにより、高次の横モード
（ＴＥＭ10，ＴＥＭ20など）で発振させることができ
る。
【００４２】図６は、各横モードの空間強度分布の概念
図を示す。図示から明らかなように、ＴＥＭ00が点対称
のガウス分布であるのに対し、ＴＥＭ10やＴＥＭ20は非
点対称の分布を示す。
図を示す。図示から明らかなように、ＴＥＭ00が点対称
のガウス分布であるのに対し、ＴＥＭ10やＴＥＭ20は非
点対称の分布を示す。
【００４３】レーザ光源７０から射出されたレーザビー
ムは、第２実施例と同様に、ビームエキスパンダ２２
（図３）によりビーム径が拡大された後、光トラップ用
顕微鏡２６に導かれる。
ムは、第２実施例と同様に、ビームエキスパンダ２２
（図３）によりビーム径が拡大された後、光トラップ用
顕微鏡２６に導かれる。
【００４４】観察者は、第２実施例の矩形フィルタ２４
と同様に、矩形開口を有する回転部材８０を回転制御す
ることにより、任意の方向から微小試料１６を観察でき
る。この第３実施例の利点は、第２実施例と同様に、試
料１６の回転操作のための装置構成が比較的に単純であ
ることの他、レーザビーム自体の非点対称性を用いてい
るのでレーザパワーを効率良く利用できることである。
と同様に、矩形開口を有する回転部材８０を回転制御す
ることにより、任意の方向から微小試料１６を観察でき
る。この第３実施例の利点は、第２実施例と同様に、試
料１６の回転操作のための装置構成が比較的に単純であ
ることの他、レーザビーム自体の非点対称性を用いてい
るのでレーザパワーを効率良く利用できることである。
【００４５】図７は、この発明の第４実施例を示す。こ
の実施例は上述の第２実施例（図３及び図４）と二つの
相違点を有する。第１の相違点は、第２実施例のレーザ
光源２０に代えて、偏光状態が直線偏光にされたレーザ
ビームを発するレーザ光源８６が用いられていることで
ある。一般に物質の境界面における光の反射率は偏光成
分によって異なる。従って、直線偏光のレーザビームを
微小試料に照射することにより、光圧力の空間分布に異
方性を生じさせることができる。第２の相違点は、回転
可能な矩形フィルタ２４に代えて、第１の１／４波長板
１００及び第２の１／４波長板１０２が使用されている
ことである。これら二つの相違点を除く装置構成は第２
実施例と同様であるために、その説明及び図示は省略す
る。
の実施例は上述の第２実施例（図３及び図４）と二つの
相違点を有する。第１の相違点は、第２実施例のレーザ
光源２０に代えて、偏光状態が直線偏光にされたレーザ
ビームを発するレーザ光源８６が用いられていることで
ある。一般に物質の境界面における光の反射率は偏光成
分によって異なる。従って、直線偏光のレーザビームを
微小試料に照射することにより、光圧力の空間分布に異
方性を生じさせることができる。第２の相違点は、回転
可能な矩形フィルタ２４に代えて、第１の１／４波長板
１００及び第２の１／４波長板１０２が使用されている
ことである。これら二つの相違点を除く装置構成は第２
実施例と同様であるために、その説明及び図示は省略す
る。
【００４６】図７において、気体レーザ光源８６は基本
的に、共振器鏡８８，９０、Ａｒ+ やＨｅ−Ｎｅ，Ｋｒ+
などの気体が封入されて光を誘導放出させるための放
電管９２、放電管９２内に放電を発生させるための電力
を供給する放電装置９４、及び共振器鏡８８，９０の損
失を軽減するために、放電管９２の両端面に設置された
ブリュースター窓９６，９８からなる。
的に、共振器鏡８８，９０、Ａｒ+ やＨｅ−Ｎｅ，Ｋｒ+
などの気体が封入されて光を誘導放出させるための放
電管９２、放電管９２内に放電を発生させるための電力
を供給する放電装置９４、及び共振器鏡８８，９０の損
失を軽減するために、放電管９２の両端面に設置された
ブリュースター窓９６，９８からなる。
【００４７】ブリュースター窓９６，９８は、放電管９
２内を通過してきたレーザビームがブリュースター窓９
６，９８に対して或る特定の角度（偏光角）で入射され
るように設計されることにより、共振器内を光が往復し
ても反射の損失を生じない偏光成分（ｐ成分）の光だけ
を発振させる。これは、ガラスのような誘電体に偏光角
で光を入射させると、入射面に対して垂直な偏光成分
（ｓ成分）と平行な偏光成分（ｐ成分）とのうち、反射
光はｓ成分のみになる原理を応用したものである。
２内を通過してきたレーザビームがブリュースター窓９
６，９８に対して或る特定の角度（偏光角）で入射され
るように設計されることにより、共振器内を光が往復し
ても反射の損失を生じない偏光成分（ｐ成分）の光だけ
を発振させる。これは、ガラスのような誘電体に偏光角
で光を入射させると、入射面に対して垂直な偏光成分
（ｓ成分）と平行な偏光成分（ｐ成分）とのうち、反射
光はｓ成分のみになる原理を応用したものである。
【００４８】従って、気体レーザ光源８６は直線偏光の
レーザビームを射出する。この射出されたレーザビーム
は、第２実施例と同様に、ビームエキスパンダ２２によ
りビーム径が拡大される。次にレーザビームは、第１の
１／４波長板１００を通過することにより一旦に円偏光
に変換されてから、第２の１／４波長板１０２を通過す
ることにより再び直線偏光に変換される。第２の１／４
波長板１０２はモータドライバ１０６により駆動される
モータ１０４によって回転される。モータドライバ１０
６は、第２実施例（図３）のモータドライバ５２と同様
に、操作装置６８による指令に基づいて、コントローラ
６６により制御される。
レーザビームを射出する。この射出されたレーザビーム
は、第２実施例と同様に、ビームエキスパンダ２２によ
りビーム径が拡大される。次にレーザビームは、第１の
１／４波長板１００を通過することにより一旦に円偏光
に変換されてから、第２の１／４波長板１０２を通過す
ることにより再び直線偏光に変換される。第２の１／４
波長板１０２はモータドライバ１０６により駆動される
モータ１０４によって回転される。モータドライバ１０
６は、第２実施例（図３）のモータドライバ５２と同様
に、操作装置６８による指令に基づいて、コントローラ
６６により制御される。
【００４９】第２の１／４波長板１０２の回転制御に応
じて、任意の方向に直線偏光成分を有するレーザビーム
が光トラッピング用顕微鏡に導かれる。このようにレー
ザビームの偏光特性を直線偏光にすることにより、トラ
ッピング光の空間的力学特性が非点対称になる。
じて、任意の方向に直線偏光成分を有するレーザビーム
が光トラッピング用顕微鏡に導かれる。このようにレー
ザビームの偏光特性を直線偏光にすることにより、トラ
ッピング光の空間的力学特性が非点対称になる。
【００５０】観察者は、第２実施例の矩形フィルタ２４
と同様に、第２の１／４波長板１０２を回転制御するこ
とにより、任意の方向から微小試料１６を観察すること
ができる。
と同様に、第２の１／４波長板１０２を回転制御するこ
とにより、任意の方向から微小試料１６を観察すること
ができる。
【００５１】この実施例の利点は、第２実施例と同様に
試料１６の回転操作のための装置構成が比較的に単純で
あることの他、偏光成分の違いにより屈折率などの光学
特性が大きく異なるような試料に対しても適用性が高い
ことである。
試料１６の回転操作のための装置構成が比較的に単純で
あることの他、偏光成分の違いにより屈折率などの光学
特性が大きく異なるような試料に対しても適用性が高い
ことである。
【００５２】代替的に、第１と第２の１／４波長板１０
０，１０２は、モータ１０４により回転される一枚の１
／２波長板（図示せず）に置き換えても本実施例と同様
な効果が達成される。
０，１０２は、モータ１０４により回転される一枚の１
／２波長板（図示せず）に置き換えても本実施例と同様
な効果が達成される。
【００５３】また、レーザ光源８６は、気体レーザ光源
に限定されるものではなく、例えば固体レーザ光源を用
いても直線偏光のレーザビームを射出させることができ
る。図８は、この発明の第５実施例を示す。この実施例
は、主として観察用顕微鏡及び光トラッピング用顕微鏡
の配置及び構成に関するものである。これら顕微鏡を除
く構成は、特に断らない限り第２乃至第４実施例と同様
であるため、その説明は省略する。
に限定されるものではなく、例えば固体レーザ光源を用
いても直線偏光のレーザビームを射出させることができ
る。図８は、この発明の第５実施例を示す。この実施例
は、主として観察用顕微鏡及び光トラッピング用顕微鏡
の配置及び構成に関するものである。これら顕微鏡を除
く構成は、特に断らない限り第２乃至第４実施例と同様
であるため、その説明は省略する。
【００５４】水槽３２の上方から水槽内へ挿入された観
察用顕微鏡１０８は、液体３４に浸漬された対物レンズ
１１０を有する。この対物レンズ１１０の光軸は、実質
的に鉛直線（Ｚ軸方向）にアライメントされている。
察用顕微鏡１０８は、液体３４に浸漬された対物レンズ
１１０を有する。この対物レンズ１１０の光軸は、実質
的に鉛直線（Ｚ軸方向）にアライメントされている。
【００５５】二つの光トラッピング用顕微鏡１１２ａ，
１１２ｂは、水平方向（Ｘ軸方向）に互いに対向するよ
うに水槽３２内へ挿入され、それぞれ液体３４に浸漬さ
れた対物レンズ１１４ａ，１１４ｂを有する。互いに対
向する対物レンズ１１４ａ，１１４ｂの光軸は、実質的
に水平方向（Ｘ軸方向）にアライメントされている。光
源（図８には示されていない）から射出されたレーザビ
ームは、着脱自在なミラー１１６によって、観察用顕微
鏡１０８と光トラッピング用顕微鏡１１２とへそれぞれ
選択的に入射される。
１１２ｂは、水平方向（Ｘ軸方向）に互いに対向するよ
うに水槽３２内へ挿入され、それぞれ液体３４に浸漬さ
れた対物レンズ１１４ａ，１１４ｂを有する。互いに対
向する対物レンズ１１４ａ，１１４ｂの光軸は、実質的
に水平方向（Ｘ軸方向）にアライメントされている。光
源（図８には示されていない）から射出されたレーザビ
ームは、着脱自在なミラー１１６によって、観察用顕微
鏡１０８と光トラッピング用顕微鏡１１２とへそれぞれ
選択的に入射される。
【００５６】ミラー１１６が、仮想線で示すように、レ
ーザビームの光路から外されている場合には、レーザビ
ームは、観察用顕微鏡１０８の鏡筒１１８内のハーフミ
ラー１２０により対物レンズ１１０に入射される。この
のレーザビームは、観察対象の微小試料１６を最初に選
択して捕捉するためのトラップ光として用いられる。鏡
筒１１８内のハーフミラー１２０の上方には、接眼レン
ズ１２２が設けられている。対物レンズ１１０及び接眼
レンズ１２２より結像された試料１６の光学像は、鏡筒
１１８の上部に装着されたテレビカメラ１２４により撮
像される。テレビカメラ１２４による顕微鏡画像は、モ
ニタテレビ１２６に表示される。
ーザビームの光路から外されている場合には、レーザビ
ームは、観察用顕微鏡１０８の鏡筒１１８内のハーフミ
ラー１２０により対物レンズ１１０に入射される。この
のレーザビームは、観察対象の微小試料１６を最初に選
択して捕捉するためのトラップ光として用いられる。鏡
筒１１８内のハーフミラー１２０の上方には、接眼レン
ズ１２２が設けられている。対物レンズ１１０及び接眼
レンズ１２２より結像された試料１６の光学像は、鏡筒
１１８の上部に装着されたテレビカメラ１２４により撮
像される。テレビカメラ１２４による顕微鏡画像は、モ
ニタテレビ１２６に表示される。
【００５７】一方、ミラー１１６が、実線で示すよう
に、レーザビームの光路中に設置されている場合には、
レーザビームは二つの光トラップ用顕微鏡１１２ａ，１
１２ｂへ入射される。更に詳しくは、レーザビームの半
分の強度のビームがハーフミラー１２８により対物レン
ズ１１４ａへ導かれ、他方の半分の強度のビームがミラ
ー１３０，１３２，１３４により対物レンズ１１４ｂへ
導かれる。
に、レーザビームの光路中に設置されている場合には、
レーザビームは二つの光トラップ用顕微鏡１１２ａ，１
１２ｂへ入射される。更に詳しくは、レーザビームの半
分の強度のビームがハーフミラー１２８により対物レン
ズ１１４ａへ導かれ、他方の半分の強度のビームがミラ
ー１３０，１３２，１３４により対物レンズ１１４ｂへ
導かれる。
【００５８】対物レンズ１１４ａと１１４ｂとは、互い
に同じ仕様の光学材料からなる。また、対物レンズ１１
４ａ，１１４ｂの開口数は対物レンズ１１０の開口数に
比較して小さく、光圧力が微小試料１６を押圧する力と
して働く。開口数の小さい対物レンズ１１４ａ，１１４
ｂは作動距離が長いので、微小試料１６を比較的に遠い
位置から捕捉することができる。従って、観察用対物レ
ンズ１１０を試料１６に一層に近づけることが可能にな
る
に同じ仕様の光学材料からなる。また、対物レンズ１１
４ａ，１１４ｂの開口数は対物レンズ１１０の開口数に
比較して小さく、光圧力が微小試料１６を押圧する力と
して働く。開口数の小さい対物レンズ１１４ａ，１１４
ｂは作動距離が長いので、微小試料１６を比較的に遠い
位置から捕捉することができる。従って、観察用対物レ
ンズ１１０を試料１６に一層に近づけることが可能にな
る
【００５９】微小試料１６は、二つの光トラッピング用
対物レンズ１１４ａ，１１４ｂからの二つのレーザビー
ムによって水平方向に押し合う力が釣り合い、また垂直
方向には二つのレーザビームによって生じる上向きの力
と重力とがつり合った位置で捕捉されることになる。
対物レンズ１１４ａ，１１４ｂからの二つのレーザビー
ムによって水平方向に押し合う力が釣り合い、また垂直
方向には二つのレーザビームによって生じる上向きの力
と重力とがつり合った位置で捕捉されることになる。
【００６０】観察用対物レンズ１１０を保持するレンズ
ホルダー１３６は、第２実施例（図３）のトラッピング
用対物レンズ３６を保持するホルダー６２と同様に、対
物レンズ駆動機構６６（図８には示されていない）によ
りＺ軸方向へ移動可能である。第５実施例の操作ステッ
プは以下の通りである。 i)着脱自在ミラー１１６をレーザビームの光路から予め
外しておく。 ii) 観察用顕微鏡１０８による画像をモニタテレビ４８
に表示させる。
ホルダー１３６は、第２実施例（図３）のトラッピング
用対物レンズ３６を保持するホルダー６２と同様に、対
物レンズ駆動機構６６（図８には示されていない）によ
りＺ軸方向へ移動可能である。第５実施例の操作ステッ
プは以下の通りである。 i)着脱自在ミラー１１６をレーザビームの光路から予め
外しておく。 ii) 観察用顕微鏡１０８による画像をモニタテレビ４８
に表示させる。
【００６１】iii)モニタテレビ１２６を参照しながらス
テージ５４（図８には示されていない）及び観察用対物
レンズ１１０を移動させることにより、水槽３２内の試
料１６を探す。 iv) 試料１６をモニタテレビ１２６の画面の中央に捕え
た時点でレーザビームを照射し、試料１６を捕捉する。 v)捕捉された試料１６をトラッピング用対物レンズ１１
４ａ，１１４ｂで捕捉可能な位置までレーザビームによ
り移動させる。 vi) 着脱自在ミラー１１６をレーザビームの光路上に設
置し、試料１６を対物レンズレンズ１１４ａ，１１４ｂ
で捕捉する。 vii)第２乃至第４実施例の何れかの方式を用いてレーザ
ビームの空間特性を制御し、試料１６を回転制御する。 以上により、モニタテレビ１２６には、レーザビームの
空間特性の制御に応じて、任意の方向から見た試料１６
の画像が表示される。
テージ５４（図８には示されていない）及び観察用対物
レンズ１１０を移動させることにより、水槽３２内の試
料１６を探す。 iv) 試料１６をモニタテレビ１２６の画面の中央に捕え
た時点でレーザビームを照射し、試料１６を捕捉する。 v)捕捉された試料１６をトラッピング用対物レンズ１１
４ａ，１１４ｂで捕捉可能な位置までレーザビームによ
り移動させる。 vi) 着脱自在ミラー１１６をレーザビームの光路上に設
置し、試料１６を対物レンズレンズ１１４ａ，１１４ｂ
で捕捉する。 vii)第２乃至第４実施例の何れかの方式を用いてレーザ
ビームの空間特性を制御し、試料１６を回転制御する。 以上により、モニタテレビ１２６には、レーザビームの
空間特性の制御に応じて、任意の方向から見た試料１６
の画像が表示される。
【００６２】この実施例によれば、第２乃至第４実施例
に比較して、開口が大きく倍率の高い観察用対物レンズ
１１０を使用できるので、一層に高倍率、高分解能な顕
微鏡画像を任意の方向から観察できる。
に比較して、開口が大きく倍率の高い観察用対物レンズ
１１０を使用できるので、一層に高倍率、高分解能な顕
微鏡画像を任意の方向から観察できる。
【００６３】図９は、この発明の第６実施例を示す。こ
の実施例と第２実施例とは二つの相違点を有する。第１
の相違点は、光トラッピング用顕微鏡２６の配置位置で
ある。この実施例の光トラッピング用顕微鏡２６は、第
２実施例と逆に、水槽３４の下方から水槽内へ挿入され
ている。この光トラッピング用顕微鏡２６の対物レンズ
３６の光軸（Ｚ軸）は、実質的に鉛直線にアライメント
されている。
の実施例と第２実施例とは二つの相違点を有する。第１
の相違点は、光トラッピング用顕微鏡２６の配置位置で
ある。この実施例の光トラッピング用顕微鏡２６は、第
２実施例と逆に、水槽３４の下方から水槽内へ挿入され
ている。この光トラッピング用顕微鏡２６の対物レンズ
３６の光軸（Ｚ軸）は、実質的に鉛直線にアライメント
されている。
【００６４】第２の相違点は、第５実施例と同様に、光
トラッピング用顕微鏡２６の対物レンズ３６の開口数が
比較的に小さく、観察用顕微鏡１８の対物レンズ４２の
開口数が比較的に大きいことである。これら二つの相違
点を除く装置構成は、第２乃至第４実施例と同様である
から、その説明は省略する。
トラッピング用顕微鏡２６の対物レンズ３６の開口数が
比較的に小さく、観察用顕微鏡１８の対物レンズ４２の
開口数が比較的に大きいことである。これら二つの相違
点を除く装置構成は、第２乃至第４実施例と同様である
から、その説明は省略する。
【００６５】小さな開口数を有する光トラッピング用対
物レンズ３６によれば、第５実施例と同様に、光圧力が
微小試料１６を押圧する力として働く。従って微小試料
１６はレーザビームにより上方へ押し上げられ、重力と
釣り合った位置で捕捉される。
物レンズ３６によれば、第５実施例と同様に、光圧力が
微小試料１６を押圧する力として働く。従って微小試料
１６はレーザビームにより上方へ押し上げられ、重力と
釣り合った位置で捕捉される。
【００６６】本実施例によれば、第２実施例と全く同様
な操作ステップにより、任意の方向から試料１６を観察
することができる。この場合、第５実施例と同様に、高
倍率、高解像力の顕微鏡画像を表示できる。更に有利な
ことには、第５実施例に比較して、装置構成を単純化で
きる。
な操作ステップにより、任意の方向から試料１６を観察
することができる。この場合、第５実施例と同様に、高
倍率、高解像力の顕微鏡画像を表示できる。更に有利な
ことには、第５実施例に比較して、装置構成を単純化で
きる。
【００６７】本発明の方法は、点対称な屈折率分布また
は反射率分布を有する微小試料に対しては適応が困難で
ある。しかし実際には、例えば生体細胞などは、その形
状や内部構造により屈折率分布または反射率分布に異方
性を有する場合が殆どであるから、本発明の適用範囲は
広いことが明らかである。
は反射率分布を有する微小試料に対しては適応が困難で
ある。しかし実際には、例えば生体細胞などは、その形
状や内部構造により屈折率分布または反射率分布に異方
性を有する場合が殆どであるから、本発明の適用範囲は
広いことが明らかである。
【００６８】
【発明の効果】この発明の方法によれば、試料がレーザ
ービームにより微調整されるので、任意の方向から試料
を観察することが可能となる。
ービームにより微調整されるので、任意の方向から試料
を観察することが可能となる。
【００６９】レーザービームを用いた微調整によれば、
試料は機械的に非接触な状態で微調整できるので、機械
的な微調整方法に比較して、操作が容易であり、且つ試
料に与える損傷が抑制される。
試料は機械的に非接触な状態で微調整できるので、機械
的な微調整方法に比較して、操作が容易であり、且つ試
料に与える損傷が抑制される。
【図１】この発明の第１実施例に係る微調整方法の原理
を説明するための模式的な光路図である。
を説明するための模式的な光路図である。
【図２】この発明に用いられた光トラッピング技術の原
理を説明するための模式的な光路図である。
理を説明するための模式的な光路図である。
【図３】この発明の方法を達成するための第２実施例の
マイクロマニュピレーターを全体的に示すブロック図で
ある。
マイクロマニュピレーターを全体的に示すブロック図で
ある。
【図４】第２実施例における矩形フィルタをレーザービ
ームの進行方向に沿って見た正面図である。
ームの進行方向に沿って見た正面図である。
【図５】第３実施例におけるレーザー光源を模式的に示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図６】図５のレーザー光源の説明のために横モード
（ＴＥＭ00，ＴＥＭ10，ＴＥＭ20）の空間強度分布を概
念的に示す図である。
（ＴＥＭ00，ＴＥＭ10，ＴＥＭ20）の空間強度分布を概
念的に示す図である。
【図７】第４実施例におけるレーザー光源を模式的に示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図８】第５実施例のマイクロマニュピレーターにおけ
る観察用顕微鏡と二つの光トラッピング用顕微鏡との配
置関係を示す図である。
る観察用顕微鏡と二つの光トラッピング用顕微鏡との配
置関係を示す図である。
【図９】第６実施例のマイクロマニュピレーターにおけ
る観察用顕微鏡と光トラッピング用顕微鏡との配置関係
を示す図である。
る観察用顕微鏡と光トラッピング用顕微鏡との配置関係
を示す図である。
【図１０】従来の光学顕微鏡を模式的に示す側面図であ
る。
る。
【図１１】図１０の光学顕微鏡を従来のマイクロマニュ
ピレーターと共に模式的に示す正面図である。
ピレーターと共に模式的に示す正面図である。
１６…試料、１８，１０８…観察用顕微鏡（顕微鏡光学
系）、２０，７０，８６…レーザ光源、２４…矩形フィ
ルタ、２６，１１２ａ，１１２ｂ…光トラッピング用顕
微鏡、３２…水槽（容器）、３４…液体、５０，８２…
モータ、８０…回転部材、１１４ａ，１１４ｂ…対物レ
ンズ。
系）、２０，７０，８６…レーザ光源、２４…矩形フィ
ルタ、２６，１１２ａ，１１２ｂ…光トラッピング用顕
微鏡、３２…水槽（容器）、３４…液体、５０，８２…
モータ、８０…回転部材、１１４ａ，１１４ｂ…対物レ
ンズ。
Claims (1)
- 【請求項１】 容器内の液体に含まれた試料を、液体を
通る光軸を有する顕微鏡光学系により観察する際に、試
料を微調整するための方法であって、 非点対称な空間的特性分布を有するレーザビームを生成
する行程と、 レーザビームの空間的特性分布を回転制御する行程と、 顕微鏡光学系の光軸に対して直交する方向に沿って、試
料に対してレーザビームを集束させる行程と、を備える
顕微鏡観察のための微調整方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23857192A JP3292515B2 (ja) | 1992-09-07 | 1992-09-07 | 顕微鏡観察のための微調整方法及び微調整装置 |
| US08/116,663 US5363190A (en) | 1992-09-07 | 1993-09-03 | Method and apparatus for optical micro manipulation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23857192A JP3292515B2 (ja) | 1992-09-07 | 1992-09-07 | 顕微鏡観察のための微調整方法及び微調整装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0682703A true JPH0682703A (ja) | 1994-03-25 |
| JP3292515B2 JP3292515B2 (ja) | 2002-06-17 |
Family
ID=17032204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23857192A Expired - Fee Related JP3292515B2 (ja) | 1992-09-07 | 1992-09-07 | 顕微鏡観察のための微調整方法及び微調整装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5363190A (ja) |
| JP (1) | JP3292515B2 (ja) |
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1992
- 1992-09-07 JP JP23857192A patent/JP3292515B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-09-03 US US08/116,663 patent/US5363190A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3292515B2 (ja) | 2002-06-17 |
| US5363190A (en) | 1994-11-08 |
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