JPH09159922A - Photoirradiation switching method - Google Patents

Photoirradiation switching method

Info

Publication number
JPH09159922A
JPH09159922A JP32489795A JP32489795A JPH09159922A JP H09159922 A JPH09159922 A JP H09159922A JP 32489795 A JP32489795 A JP 32489795A JP 32489795 A JP32489795 A JP 32489795A JP H09159922 A JPH09159922 A JP H09159922A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
illumination
mirror
microscope
total reflection
optical system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP32489795A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3093145B2 (en
Inventor
Makihiro Tokunaga
万喜洋 徳永
Kiwamu Saito
究 齋藤
Toshio Yanagida
敏雄 柳田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kagaku Gijutsu Shinko Jigyodan
Original Assignee
Kagaku Gijutsu Shinko Jigyodan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kagaku Gijutsu Shinko Jigyodan filed Critical Kagaku Gijutsu Shinko Jigyodan
Priority to JP07324897A priority Critical patent/JP3093145B2/en
Publication of JPH09159922A publication Critical patent/JPH09159922A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3093145B2 publication Critical patent/JP3093145B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To facilitate the switching and the concurrent use of vertical illumination and total reflection illumination methods useful for a lens optical system with a simple optical system by easy operation by moving a mirror reflecting irradiating light and switching illumination. SOLUTION: The illumination method is made switchable only by moving the mirror (dichroic mirror, prism, etc.) 7. By moving the mirror 7 in a vertical illumination state (a), the state may be switched to a total reflection illumination state (c). The reflected irradiating light beams 6 and 5 are changed from the vertical illumination to the total reflection illumination by moving the mirror 7. The vertical illumination (a) and the total reflection illumination (c) are useful, especially, for a fluorescent microscope, and the total reflection illumination (c) and illumination at an appropriate angle are useful for a system using a probe as illumination for the tip of the probe. Thus, this method can be developed in study field in micro world such as an interatomic microscope (AFM), a tunnel microscope (STM) or a photon STM (NSOM).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、光照射切り替え
方法に関するものである。さらに詳しくは、この発明
は、顕微鏡等のレンズ光学系において、照射光の光路を
簡便に切り替え、ミクロの次元と領域での観察を容易と
することのできる新しい光照射切り替え方法に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light irradiation switching method. More specifically, the present invention relates to a new light irradiation switching method capable of easily switching the optical path of irradiation light in a lens optical system such as a microscope and facilitating observation in microscopic dimensions and regions.

【0002】[0002]

【従来の技術とその課題】従来より、顕微鏡、特に蛍光
顕微鏡の分野においては、落射照明と全反射照明との、
併用やその切り替えを簡単な方法で可能とすることが望
まれていた。それと言うのも、原子間力顕微鏡(AF
M)、トンネル顕微鏡(STM)、フォトンSTM(N
SOM)、微小ガラス針によるナノメートル計測法等
の、ミクロの次元や領域を対象とする場合の照明では、
全体的な像観察とともに、局所的でかつ1分子・原子レ
ベルの観察が必要とされているからである。
2. Description of the Related Art Conventionally, in the field of microscopes, particularly fluorescence microscopes, there are
It has been desired that the combination and the switching thereof be possible by a simple method. This is because the atomic force microscope (AF
M), tunneling microscope (STM), photon STM (N
SOM), nanometer measurement method using fine glass needles, etc.
This is because it is necessary to observe not only the entire image but also local and single molecule / atom level.

【0003】たとえば蛍光顕微鏡の照明として、現在一
般的に使われている落射照明方法についてみると、図1
に示したように、光源(水銀ランプまたはレーザー)か
らの光を投光管を経て、ダイクロイックミラーで照射光
を反射させ(蛍光は透過させる)、対物レンズの中央に
入射させて試料面を照射している。また、ガラス表面近
傍のみを局所的に照明する方法として全反射照明が知ら
れているが、これは、ごく限られた利用のみでほとんど
使われていないが、全反射したガラス表面から試料溶液
側にしみ出す光であるエバネッセント光(深さ100n
m程度)を使って照明するもので、図2に示したように
プリズムを使う方法と、図3のように対物レンズを使う
方法とがある(参考文献:Daniel Axelrod,Meth. Cell.
Biol. 30,245−270(1989))。
FIG. 1 is a perspective view of an epi-illumination method which is generally used at present as the illumination of a fluorescence microscope.
As shown in, the light from the light source (mercury lamp or laser) is transmitted through the light projecting tube, the irradiation light is reflected by the dichroic mirror (fluorescence is transmitted), and is incident on the center of the objective lens to irradiate the sample surface. doing. In addition, total internal reflection illumination is known as a method of locally illuminating only the vicinity of the glass surface, but this is rarely used with very limited use, but from the totally reflected glass surface to the sample solution side. Evanescent light (light with a depth of 100n)
m) is used for illumination, and there are a method of using a prism as shown in FIG. 2 and a method of using an objective lens as shown in FIG. 3 (reference: Daniel Axelrod, Meth. Cell.
Biol. 30, 245-270 (1989)).

【0004】図3に示した対物レンズを使う方法では、
開口数(NA)が下記の式を満たす対物レンズにより全
反射照明が可能とされている。 NA>n NA:対物レンズの開口数 n:試料溶液の屈折率 ただし、この方法では、対物レンズ内で光が散乱しない
ように入射することが重要である。
In the method using the objective lens shown in FIG. 3,
Total reflection illumination is possible with an objective lens whose numerical aperture (NA) satisfies the following formula. NA> n NA: Numerical aperture of objective lens n: Refractive index of sample solution However, in this method, it is important that light is incident so as not to be scattered in the objective lens.

【0005】そして、これらの方法については、最近、
落射蛍光法の改良と、プリズムを使った全反射照明によ
り、蛍光色素1分子の観察が可能となってもいる(参考
文献:T.Funatsu et al., Nature, 374,555−5
59(1995))。また、全反射照明法では、バック
グラウンド・ノイズ(散乱光など)が極めて低く、たと
えば、蛍光色素1分子のような観察にも大変有効である
ことがわかってきている(照明が局所的であるという制
約がある)。
And, regarding these methods, recently,
It is also possible to observe one molecule of fluorescent dye by improving the epi-fluorescence method and total reflection illumination using a prism (reference: T. Funatsu et al., Nature, 374, 555-5).
59 (1995)). Further, the total internal reflection illumination method has extremely low background noise (scattered light, etc.), and has been found to be very effective for observation of, for example, one molecule of fluorescent dye (illumination is local. There is a restriction).

【0006】しかしながら、従来、一般的には、対物レ
ンズを使った全反射照明は投光管を経由することによる
光学設計の点や、対物レンズ内での散乱が予想され、蛍
光色素1分子の観察に利用できることは考えられていな
かったため、さらには、対物レンズによる全反射照明そ
のものの有用性が認識されていなかったために、特に専
用の対物レンズは存在せず、通常の油浸対物レンズで高
い開口数を有するものが使われているのが現状である。
このため、全反射照明の有用性が高まるにつれ、対物レ
ンズによる全反射照明について適切なレンズや手法等の
光学系を用意することで、その有用性をさらに生かすこ
とが考慮されねばならない状況にある。
However, in the past, in general, total reflection illumination using an objective lens is expected to be optically designed by passing through a light projecting tube, and scattering within the objective lens is expected. Since it was not considered that it can be used for observation, and because the usefulness of total internal reflection illumination by the objective lens itself was not recognized, there is no special objective lens in particular, and it is high with ordinary oil immersion objective lenses. At present, the one having a numerical aperture is used.
For this reason, as the usefulness of total internal reflection illumination increases, it is necessary to consider how to further utilize its usefulness by preparing an optical system such as an appropriate lens and method for total internal reflection illumination by an objective lens. .

【0007】このような状況において、全反射照明法の
特徴と利点を生かして落射照明と組合わせることが試み
られているが、そのための適切な光学系については依然
として多くの改善すべき点が残されている。特に指摘さ
れるべきことは、落射照明とプリズム使用の全反射照明
とを組合わせ、その併用と切り替えにより全体像観察と
局所的な観察を行う従来の試みでは、両者の照射光は顕
微鏡入射前でいったん2つの光に分かれ、別々の光路を
経由して照明され、両者の切り替えには、シャッター・
ミラー等が使われていることである。このような光学系
の構成では、落射照明には投光管、全反射照明にはプリ
ズムと、それぞれ専用の光学系が必要であり、さらに、
2光路分岐および切り替え用の部品も必要とされてい
て、全体的に、かなり複雑で、しかも面倒な操作が必要
とされる態様となっているのである。
In such a situation, it has been attempted to combine the features and advantages of the total internal reflection illumination method with epi-illumination, but there are still many points to be improved for an appropriate optical system therefor. Has been done. In particular, it should be pointed out that in the conventional attempt to observe the entire image and local observation by combining epi-illumination and total internal reflection illumination using a prism, both irradiation lights are incident before the microscope enters. Is split into two lights and is illuminated via separate optical paths.
That is, a mirror or the like is used. In such an optical system configuration, a floodlight tube for epi-illumination, a prism for total internal reflection illumination, and dedicated optical systems are required.
The components for branching and switching the two optical paths are also required, and the overall configuration is quite complicated and requires complicated operation.

【0008】そこで、この発明は、以上の通りの従来の
技術における問題点を解消し、簡単な光学系と、簡便な
操作で、蛍光顕微鏡等のレンズ光学系に有用な、落射照
明と全反射照明方法との、併用と切り替えをも容易とす
る、新しい照射光光路の切り替え方法を提供することを
目的としている。
Therefore, the present invention solves the problems in the prior art as described above, and uses a simple optical system and a simple operation, which is useful for a lens optical system such as a fluorescence microscope. It is an object of the present invention to provide a new irradiation light optical path switching method that can be easily used and switched together with an illumination method.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明は上記の課題を
解決するものとして、レンズ光学系での光照射の光路切
り替えの方法であって、照射光を反射するミラーを移動
させることによって切り替えることを特徴とする光照射
切り替え方法を提供する。また、この発明は、複数のミ
ラーにより光照射光路を形成する光学系において、少く
とも一つのミラーを移動させる方法をも提供する。
The present invention is to solve the above problems by providing a method of switching the optical path of light irradiation in a lens optical system, which is performed by moving a mirror that reflects irradiation light. There is provided a light irradiation switching method characterized by the above. The present invention also provides a method for moving at least one mirror in an optical system that forms a light irradiation optical path by a plurality of mirrors.

【0010】そして、この発明は、光学系が顕微鏡であ
り、落射照明と全反射照明との併用と切り替えを行う方
法や、顕微鏡が蛍光顕微鏡、原子間力顕微鏡、トンネル
顕微鏡、またはフォトントンネル顕微鏡である方法、光
学系が微小針によるナノメートル計測系である方法等を
その態様として提供する。さらにまた、この発明は、上
記のいずれかの方法の実施のための機構であって、ミラ
ーの直線移動機構を備えていることを特徴とする光照射
切り替え機構も提供する。
In the present invention, the optical system is a microscope, and a method in which epi-illumination and total reflection illumination are used together and switched, or a microscope is a fluorescence microscope, an atomic force microscope, a tunnel microscope, or a photon tunnel microscope. A certain method, a method in which the optical system is a nanometer measurement system using microneedles, and the like are provided as its aspects. Furthermore, the present invention also provides a light irradiation switching mechanism, which is a mechanism for carrying out any one of the above-mentioned methods and is provided with a linear movement mechanism of a mirror.

【0011】この発明は、以上のとおりの簡単な光学系
と操作で、試料側(レンズの上側)に、何ら光学系を必
要とせずに、探針等を持ち込む作業空間を確保し、落射
照明と全反射照明との併用・切り替えを可能としている
のである。
The present invention secures a working space for bringing in a probe or the like on the sample side (upper side of the lens) without requiring any optical system by the simple optical system and operation as described above, and epi-illumination. It is possible to use and switch between and with total reflection lighting.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、詳しくこの発明の方法、さ
らにはそのための機構について説明する。まず、この発
明の基本的原理については、たとえば添付の図4により
説明することができる。すなわち、この図4に例示した
ように、この発明の方法では、ミラー(ダイクロイック
ミラー、プリズム等)(7)の移動のみで照射の仕方を
切り替え可能としている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The method of the present invention and the mechanism therefor will be described in detail below. First, the basic principle of the present invention can be explained, for example, with reference to the attached FIG. That is, as illustrated in FIG. 4, in the method of the present invention, the irradiation method can be switched only by moving the mirror (dichroic mirror, prism, etc.) (7).

【0013】図4(a)は落射照明の状態を示してお
り、ミラー(7)を移動させることで、図4(c)の全
反射照明の状態に切り替えることができる。ミラー
(7)の移動によって、反射された照射光(6)(5)
は、落射照明から全反射照明へと変化する。図4(a)
の落射照明、そして図4(c)の全反射照明は、蛍光顕
微鏡において特に有用であり(実施例1、2、3参
照)、また、図4(c)の全反射照明や図4(b)の様
な適当な角度の照明は、原子間力顕微鏡のような探針を
使った系において、探針の先端の照明に有用でもある
(実施例4、5参照)。
FIG. 4A shows the state of epi-illumination, and by moving the mirror (7), it is possible to switch to the state of total reflection illumination of FIG. 4 (c). Irradiation light (6) (5) reflected by the movement of the mirror (7)
Changes from epi-illumination to total internal reflection. FIG. 4 (a)
The epi-illumination of FIG. 4C and the total-reflection illumination of FIG. 4C are particularly useful in a fluorescence microscope (see Examples 1, 2, and 3), and the total-reflection illumination of FIG. Illumination at an appropriate angle is also useful for illuminating the tip of a probe in a system using a probe such as an atomic force microscope (see Examples 4 and 5).

【0014】なお、図4(a)(b)(c)は、ミラー
(7)を直接移動させているが、このようにミラー
(7)を移動させなくとも、ミラー(7)により照明光
(6)が反射される位置を、光源からの照射光の照射位
置の移動によって変えてもよいことは言うまでもない。
実際には、このような反射位置の変更による方法が、実
施例にも示したように光学系の構成としては現実的でも
ある。
Although the mirror (7) is moved directly in FIGS. 4 (a), (b) and (c), the illumination light can be emitted by the mirror (7) without moving the mirror (7) in this way. It goes without saying that the position where (6) is reflected may be changed by moving the irradiation position of the irradiation light from the light source.
Actually, such a method of changing the reflection position is also realistic as the configuration of the optical system as shown in the embodiments.

【0015】図4に示した全反射照明のためのレンズと
しては、開口数(NA)が下記の式を満たしさえすれば
よい。 NA>n NA:レンズの開口数 n:レンズと反対側の媒体(1)の屈折率 ここでの全反射照明を蛍光顕微鏡に用いれば、高いS/
N(像が明るく背景が暗い)の像が得られ、蛍光色素1
分子の観察が可能となる(実施例1、3参照)。
As a lens for total internal reflection illumination shown in FIG. 4, the numerical aperture (NA) has only to satisfy the following formula. NA> n NA: Numerical aperture of lens n: Refractive index of medium (1) on the side opposite to lens If total reflection illumination here is used for a fluorescence microscope, high S /
An image of N (the image is bright and the background is dark) is obtained, and the fluorescent dye 1
It becomes possible to observe the molecule (see Examples 1 and 3).

【0016】また、ミラー(7)の切り替えと同時に、
集光用レンズ等の光学部品を切り替えることも考えられ
るが、基本的にミラー(7)の操作によって照明系を変
化させることになる。集光用レンズ等の配置に制約は無
いが、操作するミラー(7)よりも光源側に集光用レン
ズを配置することにより光学系が簡単となる場合が多い
(実施例参照)。
At the same time when the mirror (7) is switched,
It is conceivable to switch optical components such as a condenser lens, but basically, the illumination system is changed by operating the mirror (7). Although there is no restriction on the arrangement of the condenser lens and the like, the optical system is often simplified by disposing the condenser lens on the light source side of the operated mirror (7) (see Examples).

【0017】また、図5に例示したように、新しい対物
レンズを用いることにより、さらに高いS/Nの全反射
照明を行うことが可能となる(実施例2参照)。この例
では、照明用部分と結像用部分とを区切ることを本質的
な特徴としている。照明の散乱光や迷光が結像側に漏れ
ないため、背景光が減少し高いS/Nを実現する。
Further, as shown in FIG. 5, by using a new objective lens, it becomes possible to perform total reflection illumination with a higher S / N (see Example 2). The essential feature of this example is that the illumination portion and the imaging portion are separated from each other. Since scattered light and stray light of illumination do not leak to the image forming side, background light is reduced and high S / N is realized.

【0018】もちろん、照明用のレンズやミラーの組合
わせは、レンズ、ミラー、プリズム等により種々の光学
設計としてよく、照明用のレンズの焦点距離も目的によ
り変えることができる(f=∞、すなわちレンズでない
場合も含めて)。
Of course, the combination of the lens for illumination and the mirror may be various optical designs by using the lens, the mirror, the prism, etc., and the focal length of the lens for illumination can be changed according to the purpose (f = ∞, that is, Including the case that is not a lens).

【0019】[0019]

【実施例】以下、実施例によりさらに詳しくこの発明の
実施の形態について説明する。 (実施例1)図6は、この発明の照射切り替え方法を蛍
光顕微鏡に適用した例を示したものである。
The embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. (Embodiment 1) FIG. 6 shows an example in which the irradiation switching method of the present invention is applied to a fluorescence microscope.

【0020】照射光源(レーザー)からの光を集光用レ
ンズを介してミラーで反射させ、さらに反射された照射
光をダイクロイックミラーにより反射させ、これにより
全反射を行い、試料からの蛍光をダイクロイックミラー
を介して取出し、カメラにより撮像する。そして、この
例のシステムでは、集光用レンズからの光を反射する光
源側ミラーを移動させることで、ダイクロイックミラー
での照射光の反射位置を変化させ、通常の落射照明と全
反射照明との併用、切り替えを行っている。
The light from the irradiation light source (laser) is reflected by a mirror through a condenser lens, and the reflected irradiation light is reflected by a dichroic mirror, whereby total reflection is performed and fluorescence from the sample is dichroic. It is taken out through a mirror and taken by a camera. Then, in the system of this example, by moving the light source side mirror that reflects the light from the condenser lens, the reflection position of the irradiation light on the dichroic mirror is changed, and normal epi-illumination and total reflection illumination are combined. Used together and switched.

【0021】このようにすることで、通常の落射照明と
全反射照明との切り替えを、ミラーの移動のみで簡単に
行うことができる。このシステムによる全反射照明の使
用により、溶液中の蛍光色素分子1個が通常のビデオ像
として観察できることになる。 (実施例2)図7は、図5に例示した特有のレンズを蛍
光顕微鏡で使用した例を示したものである。
By doing so, the normal epi-illumination and the total reflection illumination can be easily switched only by moving the mirror. The use of total internal reflection illumination with this system allows one fluorophore in solution to be viewed as a normal video image. (Embodiment 2) FIG. 7 shows an example in which the specific lens illustrated in FIG. 5 is used in a fluorescence microscope.

【0022】この例では、結像用レンズと全反射照明用
レンズとにより構成された対物レンズを用いて実施例1
と同じ蛍光顕微鏡システムを形成している。対物レンズ
内での照射光の散乱等がないため、実施例1よりも背景
光が少なく、より良い像を与える事ができる。 (実施例3)図8は、この発明の照明切り替え方法を原
子間力顕微鏡に使用した例を示している。
In this example, an objective lens composed of an image forming lens and a total reflection illumination lens is used in the first embodiment.
Form the same fluorescence microscope system as. Since the irradiation light is not scattered in the objective lens, the background light is smaller than that in the first embodiment, and a better image can be provided. (Embodiment 3) FIG. 8 shows an example in which the illumination switching method of the present invention is used in an atomic force microscope.

【0023】原子間力顕微鏡(AFM)に、蛍光顕微鏡
を組み込み、実施例1および2と同様に、ミラーの移動
によりダイクロイックミラーでの照射光の反射位置を移
動させ、落射照明と全反射照明との併用や切換えを行う
ようにしている。これにより、落射照明・全反射照明の
切り替えを可能とし、計測試料の蛍光観察を可能として
いる。
A fluorescence microscope is incorporated in an atomic force microscope (AFM), and the reflection position of the irradiation light on the dichroic mirror is moved by moving the mirror, as in the first and second embodiments, to achieve epi-illumination and total reflection illumination. It is designed to be used together or switched. As a result, it is possible to switch between epi-illumination and total reflection illumination, and fluorescent observation of the measurement sample is possible.

【0024】AFMの他に、トンネル顕微鏡(ST
M)、フォトンSTM(NSOM)、ガラス微小針を使
ったナノメートル計測装置などの、原子分子レベルの計
測技術に、同様にこの発明の方法を適用することが可能
である。より具体的には、この例では、ガラス表面上の
計測試料の蛍光観察としては、まず落射照明により一般
的な蛍光像を得る。次に、全反射照明により局所的な
(ガラス表面から約100nmの深さまで)像を、蛍光
色素分子1個が見えるような高いS/N(Signal/Nois
e;像が明るく背景が暗い)で得る。 (実施例4)図9は、探針先端の観察を可能とするシス
テムを例示したものである。
In addition to AFM, tunnel microscope (ST
M), photon STM (NSOM), nanometer measuring device using a glass microneedle, and the like, the method of the present invention can be similarly applied to the measuring technology at the atomic molecule level. More specifically, in this example, as fluorescence observation of the measurement sample on the glass surface, a general fluorescence image is first obtained by epi-illumination. Next, with a total internal reflection illumination, a local image (from the glass surface to a depth of about 100 nm) is displayed with a high S / N (Signal / Nois) so that one fluorescent dye molecule can be seen.
e; image is bright and background is dark). (Embodiment 4) FIG. 9 illustrates a system capable of observing the tip of a probe.

【0025】探針を使った計測システム(AFM、ST
M、NSOM、ナノメートル計測技術など)に、この発
明の方法を適用し、探針先端のみの観察を可能としてい
る。全反射照明によるエパネッセント光は、ガラス表面
から深さ約100nm程度までしかしみ出さないので、
探針先端のみの蛍光像観察が高いS/Nで可能となる。
一方、落射照明では、探針全体が照明されるため先端の
みの観察が難しい。
Measuring system using a probe (AFM, ST
M, NSOM, nanometer measurement technology, etc.), the method of the present invention is applied to enable observation of only the tip of the probe. The evanescent light generated by total internal reflection illumination does not protrude from the glass surface to a depth of approximately 100 nm, so
It is possible to observe a fluorescent image only at the tip of the probe with a high S / N.
On the other hand, with epi-illumination, it is difficult to observe only the tip because the entire probe is illuminated.

【0026】なお、図9には、蛍光像観察のシステムを
記載してあるが、次の実施例5のように散乱光の観察シ
ステムを用いることにより、全反射照明による探針先端
からの散乱光の観察が可能となる。そして、上記のいず
れの場合にも、蛍光強度あるいは散乱強度から、探針の
ガラス表面からの距離を知ることもできる。 (実施例5)図10は、斜光照明により探針先端領域の
観察を可能とするシステムを例示したものである。
Although FIG. 9 shows a system for observing a fluorescence image, by using an observation system for scattered light as in the following Example 5, scattering from the tip of the probe by total reflection illumination is performed. It becomes possible to observe light. In any of the above cases, the distance from the glass surface of the probe can be known from the fluorescence intensity or the scattering intensity. (Embodiment 5) FIG. 10 illustrates a system capable of observing the tip end region of a probe by oblique illumination.

【0027】探針を使った計測システム(AFM、ST
M、NSOM、ナノメートル計測技術など)に、この発
明の方法を適用し、探針先端領域の観察を可能とした系
である。全反射となる手前の位置にミラーをおいた場
合、照明光は試料溶液中では図の様に斜め方向となり、
先端領域の照射が可能となる。
Measuring system using a probe (AFM, ST
M, NSOM, nanometer measurement technology, etc.), the system of the present invention enables observation of the tip region of the probe. When a mirror is placed in front of total reflection, the illumination light is in the sample solution in an oblique direction as shown in the figure.
Irradiation of the tip region becomes possible.

【0028】照明角度を適宜選択することにより、照射
領域を変えることが可能となる。なお、図10には、散
乱光観察のシステムを記載してあるが、前記実施例4の
ように蛍光観察のシステムとすることも可能である。そ
して、散乱強度あるいは蛍光強度から、探針のガラス表
面からの位置を知ることもできる。
By appropriately selecting the illumination angle, the irradiation area can be changed. Although the scattered light observation system is shown in FIG. 10, it is also possible to use the fluorescence observation system as in the fourth embodiment. Then, the position of the probe from the glass surface can be known from the scattering intensity or the fluorescence intensity.

【0029】[0029]

【発明の効果】この発明により、以上詳しく説明したと
おり、簡単な光学系と、簡単な操作により、顕微鏡技
術、特に蛍光顕微鏡技術に有効な、落射照明と全反射照
明方法との、併用と切り替えが可能となる。さらに、原
子間力顕微鏡(AFM)、トンネル顕微鏡(STM)、
フォトンSTM(NSOM)等ミクロ世界の研究分野で
の新しい展開が可能となる。
As described in detail above, according to the present invention, by using a simple optical system and a simple operation, it is possible to combine and switch the epi-illumination and the total reflection illumination method, which are effective for the microscope technique, especially the fluorescence microscope technique. Is possible. Furthermore, atomic force microscope (AFM), tunneling microscope (STM),
New developments are possible in research fields in the micro world such as Photon STM (NSOM).

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】一般的な落射照明方法を例示した説明図であ
る。
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a general epi-illumination method.

【図2】一般的な全反射照明としてのプリズムを使う方
法を例示した説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a method of using a prism as general general reflection illumination.

【図3】一般的な全反射照明としての対物レンズを使う
方法を例示した説明図である。
FIG. 3 is an explanatory view illustrating a method of using an objective lens as general general reflection illumination.

【図4】この発明の光照射の切り替え方法を例示した説
明図である。
FIG. 4 is an explanatory view illustrating the method for switching the light irradiation according to the present invention.

【図5】この発明における新しい対物レンズを例示した
説明図である。
FIG. 5 is an explanatory view illustrating a new objective lens in the present invention.

【図6】実施例としての蛍光顕微鏡での照射切り替え方
法を示した概略図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing an irradiation switching method in a fluorescence microscope as an example.

【図7】実施例としての蛍光顕微鏡での全反射照明用対
物レンズの使用例を示した概略図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a usage example of an objective lens for total internal reflection illumination in a fluorescence microscope as an example.

【図8】実施例としての原子間力顕微鏡での照射切り替
え方法を示した概略図である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing an irradiation switching method in an atomic force microscope as an example.

【図9】実施例としての探針計測システムとこの発明の
蛍光顕微鏡システムを組み合わせた概略図である。
FIG. 9 is a schematic diagram in which the probe measuring system as an example and the fluorescence microscope system of the present invention are combined.

【図10】実施例としての探針計測システムとこの発明
の照明システムを組み合わせた概略図である。
FIG. 10 is a schematic diagram in which the probe measuring system as an example and the illumination system of the present invention are combined.

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成8年1月23日[Submission date] January 23, 1996

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0025[Name of item to be corrected] 0025

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0025】探針を使った計測システム(AFM、ST
M、NSOM、ナノメートル計測技術など)に、この発
明の方法を適用し、探針先端のみの観察を可能としてい
る。全反射照明によるエネッセント光は、ガラス表面
から深さ約100nm程度までしかしみ出さないので、
探針先端のみの蛍光像観察が高いS/Nで可能となる。
一方、落射照明では、探針全体が照明されるため先端の
みの観察が難しい。
Measuring system using a probe (AFM, ST
M, NSOM, nanometer measurement technology, etc.), the method of the present invention is applied to enable observation of only the tip of the probe. D Ba Nessento light by total internal reflection illumination, since only exude to about 100nm depth of about from the glass surface,
It is possible to observe a fluorescent image only at the tip of the probe with a high S / N.
On the other hand, with epi-illumination, it is difficult to observe only the tip because the entire probe is illuminated.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レンズ光学系での光照射の光路切り替え
の方法であって、照射光を反射するミラーを移動させる
ことによって切り替えることを特徴とする光照射切り替
え方法。
1. A method of switching an optical path of light irradiation in a lens optical system, wherein the method is switched by moving a mirror that reflects irradiation light.
【請求項2】 複数のミラーにより光照射光路を形成す
る光学系において、少くとも一つのミラーを移動させる
請求項1の方法。
2. The method according to claim 1, wherein at least one mirror is moved in an optical system in which a light irradiation optical path is formed by a plurality of mirrors.
【請求項3】 光学系が顕微鏡であり、落射照明と全反
射照明との併用と切り替えを行う請求項1または2の方
法。
3. The method according to claim 1, wherein the optical system is a microscope, and epi-illumination and total-reflection illumination are used together and switched.
【請求項4】 顕微鏡が蛍光顕微鏡、原子間力顕微鏡、
トンネル顕微鏡、またはフォトントンネル顕微鏡である
請求項3の方法。
4. The microscope is a fluorescence microscope, an atomic force microscope,
The method according to claim 3, which is a tunnel microscope or a photon tunnel microscope.
【請求項5】 光学系が微小針によるナノメートル計測
系である請求項2の方法。
5. The method according to claim 2, wherein the optical system is a nanometer measuring system using microneedles.
【請求項6】 請求項1ないし5のいずれかの方法の実
施のための機構であって、ミラーの直線移動機構を備え
ていることを特徴とする光照射切り替え機構。
6. A mechanism for implementing the method according to any one of claims 1 to 5, comprising a linear movement mechanism of a mirror, and a light irradiation switching mechanism.
【請求項7】 中央部の結像用レンズの周縁部に全反射
照明用レンズが配置されている請求項1ないし5のいず
れかの方法のための対物レンズ。
7. The objective lens for the method according to claim 1, wherein a lens for total internal reflection illumination is arranged on the peripheral portion of the image forming lens in the central portion.
JP07324897A 1995-12-13 1995-12-13 Light irradiation switching method Expired - Lifetime JP3093145B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP07324897A JP3093145B2 (en) 1995-12-13 1995-12-13 Light irradiation switching method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP07324897A JP3093145B2 (en) 1995-12-13 1995-12-13 Light irradiation switching method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09159922A true JPH09159922A (en) 1997-06-20
JP3093145B2 JP3093145B2 (en) 2000-10-03

Family

ID=18170855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP07324897A Expired - Lifetime JP3093145B2 (en) 1995-12-13 1995-12-13 Light irradiation switching method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3093145B2 (en)

Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001272606A (en) * 2000-03-24 2001-10-05 Olympus Optical Co Ltd Illumination optical system and microscope provided with the same
JP2002506972A (en) * 1998-03-12 2002-03-05 ルックジュトゥール,トーマス Optical configuration for detecting light
WO2003036363A1 (en) * 2001-10-24 2003-05-01 Japan Science And Technology Corporation Rotary zone total reflection illumination mechanism
US6597499B2 (en) 2001-01-25 2003-07-22 Olympus Optical Co., Ltd. Total internal reflection fluorescence microscope having a conventional white-light source
WO2004057402A1 (en) * 2002-12-20 2004-07-08 Japan Science And Technology Agency Rotary-type circular-band total reflection polarized-light illumination optical system
JP2004295122A (en) * 2003-03-13 2004-10-21 Olympus Corp Illumination switching device and its method
US6819484B2 (en) 2001-11-06 2004-11-16 Olympus Optical Co., Ltd. Total internal reflection illumination apparatus and microscope using this total internal reflection illumination apparatus
JP2004347777A (en) * 2003-05-21 2004-12-09 Olympus Corp Total reflection fluorescence microscope
JP2005221627A (en) * 2004-02-04 2005-08-18 Olympus Corp Total reflection fluorescence microscope
JP2005300614A (en) * 2004-04-06 2005-10-27 Nikon Corp Lighting device and microscope apparatus having the same
GB2413648A (en) * 2002-12-20 2005-11-02 Japan Science & Tech Agency Rotary-type circular-band total reflection polarized-light illumination optical system
WO2006048683A1 (en) * 2004-11-08 2006-05-11 Imperial Innovations Limited Total internal reflectance fluorescence (tirf) microscope
WO2006104184A1 (en) * 2005-03-29 2006-10-05 National University Corporation, Hamamatsu University School Of Medicine Dlp type slit scanning microscope
US7170676B2 (en) 2003-03-13 2007-01-30 Olympus Corporation Illumination switching apparatus and method
JP2007506955A (en) * 2003-09-25 2007-03-22 ライカ マイクロシステムス ツェーエムエス ゲーエムベーハー Scanning microscope with evanescent wave illumination
US7474462B2 (en) * 2003-09-25 2009-01-06 Leica Microsystems Cms Gmbh Microscope with evanescent wave illumination
CN102269383A (en) * 2011-08-30 2011-12-07 浙江省三门县王中王电机焊接设备有限公司 Sunlight ray reflection tunnel illumination equipment and tunnel illumination method
JP2012521541A (en) * 2009-03-18 2012-09-13 ユニバーシティ オブ ユタ リサーチ ファウンデーション Non-coherent optical microscope
JP2014507663A (en) * 2011-02-23 2014-03-27 アール・エイチ・ケイ・テクノロジー・インコーポレイテッド Integrated microscope and related methods and apparatus
EP2720075A1 (en) 2012-10-12 2014-04-16 Spectral Applied Research Inc. Total internal reflectance fluorescence (TIRF) microscopy across multiple wavelengths simultaneously
US8994807B2 (en) 2009-03-18 2015-03-31 University Of Utah Research Foundation Microscopy system and method for creating three dimensional images using probe molecules
WO2017090209A1 (en) 2015-11-27 2017-06-01 株式会社ニコン Microscope, observation method, and control program
CN108445260A (en) * 2018-04-10 2018-08-24 北京航空航天大学 A kind of multiband sample irradiation device based on atomic force microscope
JP2019159341A (en) * 2019-06-13 2019-09-19 株式会社ニコン Microscope, observation method, and control program

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004015587A1 (en) 2003-04-04 2004-11-11 Olympus Corporation Fluorescence microscope with total internal reflection
JP5107003B2 (en) * 2007-11-22 2012-12-26 パナソニックヘルスケア株式会社 Evanescent wave generator and observation apparatus using the same

Cited By (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002506972A (en) * 1998-03-12 2002-03-05 ルックジュトゥール,トーマス Optical configuration for detecting light
JP2001272606A (en) * 2000-03-24 2001-10-05 Olympus Optical Co Ltd Illumination optical system and microscope provided with the same
JP4671463B2 (en) * 2000-03-24 2011-04-20 オリンパス株式会社 Illumination optical system and microscope equipped with illumination optical system
US6597499B2 (en) 2001-01-25 2003-07-22 Olympus Optical Co., Ltd. Total internal reflection fluorescence microscope having a conventional white-light source
WO2003036363A1 (en) * 2001-10-24 2003-05-01 Japan Science And Technology Corporation Rotary zone total reflection illumination mechanism
US7245426B2 (en) 2001-11-06 2007-07-17 Olympus Optical Co., Ltd. Total internal reflection illumination apparatus and microscope using this total internal reflection illumination apparatus
US6819484B2 (en) 2001-11-06 2004-11-16 Olympus Optical Co., Ltd. Total internal reflection illumination apparatus and microscope using this total internal reflection illumination apparatus
WO2004057402A1 (en) * 2002-12-20 2004-07-08 Japan Science And Technology Agency Rotary-type circular-band total reflection polarized-light illumination optical system
GB2413648A (en) * 2002-12-20 2005-11-02 Japan Science & Tech Agency Rotary-type circular-band total reflection polarized-light illumination optical system
GB2413648B (en) * 2002-12-20 2006-09-06 Japan Science & Tech Agency A polarized total internal reflection illumination optical system by rotary annulus light
US7486440B2 (en) 2002-12-20 2009-02-03 Japan Science And Technology Agency Polarized total internal reflection illumination optical system by rotary annulus light
JP2004295122A (en) * 2003-03-13 2004-10-21 Olympus Corp Illumination switching device and its method
JP4563699B2 (en) * 2003-03-13 2010-10-13 オリンパス株式会社 Lighting switching device
US7170676B2 (en) 2003-03-13 2007-01-30 Olympus Corporation Illumination switching apparatus and method
JP2004347777A (en) * 2003-05-21 2004-12-09 Olympus Corp Total reflection fluorescence microscope
US7474462B2 (en) * 2003-09-25 2009-01-06 Leica Microsystems Cms Gmbh Microscope with evanescent wave illumination
JP2007506955A (en) * 2003-09-25 2007-03-22 ライカ マイクロシステムス ツェーエムエス ゲーエムベーハー Scanning microscope with evanescent wave illumination
JP2005221627A (en) * 2004-02-04 2005-08-18 Olympus Corp Total reflection fluorescence microscope
JP4681814B2 (en) * 2004-02-04 2011-05-11 オリンパス株式会社 Total reflection fluorescence microscope
JP2005300614A (en) * 2004-04-06 2005-10-27 Nikon Corp Lighting device and microscope apparatus having the same
WO2006048683A1 (en) * 2004-11-08 2006-05-11 Imperial Innovations Limited Total internal reflectance fluorescence (tirf) microscope
JP2006276377A (en) * 2005-03-29 2006-10-12 Hamamatsu Univ School Of Medicine Dlp type slit optical scanning microscope
WO2006104184A1 (en) * 2005-03-29 2006-10-05 National University Corporation, Hamamatsu University School Of Medicine Dlp type slit scanning microscope
JP4538633B2 (en) * 2005-03-29 2010-09-08 国立大学法人浜松医科大学 DLP slit optical scanning microscope
US8994807B2 (en) 2009-03-18 2015-03-31 University Of Utah Research Foundation Microscopy system and method for creating three dimensional images using probe molecules
JP2012521541A (en) * 2009-03-18 2012-09-13 ユニバーシティ オブ ユタ リサーチ ファウンデーション Non-coherent optical microscope
JP2014507663A (en) * 2011-02-23 2014-03-27 アール・エイチ・ケイ・テクノロジー・インコーポレイテッド Integrated microscope and related methods and apparatus
CN102269383A (en) * 2011-08-30 2011-12-07 浙江省三门县王中王电机焊接设备有限公司 Sunlight ray reflection tunnel illumination equipment and tunnel illumination method
EP2720075A1 (en) 2012-10-12 2014-04-16 Spectral Applied Research Inc. Total internal reflectance fluorescence (TIRF) microscopy across multiple wavelengths simultaneously
US9500847B2 (en) 2012-10-12 2016-11-22 Spectral Applied Research Inc. Total internal reflectance fluorescence (TIRF) microscopy across multiple wavelengths simultaneously
WO2017090209A1 (en) 2015-11-27 2017-06-01 株式会社ニコン Microscope, observation method, and control program
US10823675B2 (en) 2015-11-27 2020-11-03 Nikon Corporation Microscope, observation method, and a storage medium
CN108445260A (en) * 2018-04-10 2018-08-24 北京航空航天大学 A kind of multiband sample irradiation device based on atomic force microscope
JP2019159341A (en) * 2019-06-13 2019-09-19 株式会社ニコン Microscope, observation method, and control program

Also Published As

Publication number Publication date
JP3093145B2 (en) 2000-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH09159922A (en) Photoirradiation switching method
JP4671463B2 (en) Illumination optical system and microscope equipped with illumination optical system
US6751018B2 (en) Total internal reflection fluorescence microscope having a conventional white-light source
CN103135220B (en) microscope illumination system and method
US8014065B2 (en) Microscope apparatus with fluorescence cube for total-internal-reflection fluorescence microscopy
US7480046B2 (en) Scanning microscope with evanescent wave illumination
JP4854880B2 (en) Laser microscope
JP3861357B2 (en) Microscope revolver and microscope integrated with optical device
JP4172212B2 (en) Microscope specimen illumination method and microscope having illumination apparatus using the same
JP6108908B2 (en) Inverted microscope system
JP4165099B2 (en) Microscope and illumination switching device
Coucheron et al. Chip-based nanoscopy: towards integration and high-throughput imaging
US6545263B2 (en) Scanning probe microscope with probe integrated in an optical system
CN105849615B (en) Microscope for fadout illumination and dotted scanning illumination
JP2001013413A (en) Microscope
JP3995458B2 (en) Total reflection fluorescence microscope
JP2005316383A (en) Fluorescence microscope
JP4563699B2 (en) Lighting switching device
JP3828799B2 (en) Thin-layer oblique illumination method for optical systems
JP4532930B2 (en) Dark field illumination device
JP3908022B2 (en) Fluorescence observation equipment
JP4686015B2 (en) Lighting device
US11327285B2 (en) Illumination method and equipment for optical imaging
JP2006154290A (en) Fluorescence microscope system
JP4461250B2 (en) Scanning microscope capable of acquiring confocal image and evanescence illumination image information

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070728

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080728

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080728

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090728

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090728

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100728

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110728

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110728

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120728

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120728

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130728

Year of fee payment: 13

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term