JPH11142745A - Microscope device - Google Patents

Microscope device

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JPH11142745A
JPH11142745A JP30893097A JP30893097A JPH11142745A JP H11142745 A JPH11142745 A JP H11142745A JP 30893097 A JP30893097 A JP 30893097A JP 30893097 A JP30893097 A JP 30893097A JP H11142745 A JPH11142745 A JP H11142745A
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JP
Japan
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sample
lens
objective lens
light
light beam
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Application number
JP30893097A
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Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Suga
隆之 菅
Yoshitaro Nakano
義太郎 中野
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BUNSHI BIO PHOTONICS KENKYUSHO
Bunshi Biophotonics Kenkyusho KK
Original Assignee
BUNSHI BIO PHOTONICS KENKYUSHO
Bunshi Biophotonics Kenkyusho KK
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the microscope device which facilitates adjustments of an optical system and has a superior S/B. SOLUTION: The exciting light A outputted by a light source 10 is guided into a lens barrel 20 through reflecting mirrors 12 and 13, make incident on the flat surface of the front-end lens 31 of an objective lens 30, projected from the projection surface of the front-end lens 30, and totally reflected by the border surface between a cover glass 51 and a sample 60. As the light is totally reflected, a fluorescent substance present nearby the surface of the sample 60 under evanescent lighting emits fluorescent light B, which is detected by a photodetector 70 through the objective lens 30 and a reflecting mirror 21.

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】本発明は、試料の表面近傍を
エバネセント照明して当該表面近傍から発生した光束を
検出し、当該表面近傍を観察する顕微鏡装置に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microscope apparatus for evanescently illuminating the vicinity of a surface of a sample, detecting a light beam generated from the vicinity of the surface, and observing the vicinity of the surface.

【0002】[0002]

【従来の技術】互いに屈折率が異なる2つの媒質が密着
している場合に、屈折率が高い媒質の側から境界面に一
定角度以上の入射角で光を入射させると、その光は境界
面で全反射するとともに、屈折率が低い媒質中の境界面
近傍にエバネセント波が発生する。このエバネセント波
を利用することにより、試料の境界面近傍のみを光学的
に観察することができる。
2. Description of the Related Art In a case where two media having different refractive indices are in close contact with each other, if light is incident on the interface from the side of the medium having a higher refractive index at an angle of incidence equal to or greater than a predetermined angle, the light is transmitted to the interface. , And an evanescent wave is generated near the boundary surface in a medium having a low refractive index. By using this evanescent wave, only the vicinity of the boundary surface of the sample can be optically observed.

【0003】例えば、蛍光物質が含まれた試料に対し励
起光をエバネセント照明して発生した蛍光を観察する蛍
光顕微鏡装置においては、試料の境界面近傍に存在する
蛍光物質のみを励起し、他の領域に存在する蛍光物質を
励起しないことから、境界面に垂直な方向についての蛍
光測定の空間分解能が向上し、また、不要な背景光が発
生することなくS/B比も向上し、したがって、微弱な
蛍光をも検出することができる。
For example, in a fluorescence microscope apparatus for observing fluorescence generated by evanescently illuminating a sample containing a fluorescent substance with excitation light, only the fluorescent substance existing near the boundary surface of the sample is excited, and other fluorescent substances are excited. Since the fluorescent substance existing in the region is not excited, the spatial resolution of the fluorescence measurement in the direction perpendicular to the boundary surface is improved, and the S / B ratio is improved without generating unnecessary background light. Even weak fluorescence can be detected.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このような試料をエバ
ネセント照明して観察する顕微鏡装置においては、プリ
ズム等を用いてエバネセント照明するとともに、試料に
対してプリズム等が配される側とは反対の側に配された
対物レンズを介して試料から発生した光束を観察してい
た。それ故、試料が厚い場合や不透明である場合には、
試料中のエバネセント照明された位置を対物レンズによ
り観察することができなかった。
In such a microscope apparatus for observing a sample by evanescent illumination, the sample is evanescently illuminated using a prism or the like, and is opposite to the side where the prism or the like is arranged on the sample. The luminous flux generated from the sample was observed through the objective lens arranged on the side. Therefore, if the sample is thick or opaque,
The evanescently illuminated position in the sample could not be observed with the objective lens.

【0005】このような問題点を解消すべく、薄いガラ
ス板の両面で全反射を繰り返しながら光を導波させて当
該ガラス面上に置かれた試料をエバネセント照明する顕
微鏡装置が提案されている(例えば、M.Nakache, et a
l., "Topological and modulated distribution of sur
face markers on endothelial cells", Proc.Natl.Aca
d.Sci.USA, Vol.83, pp.2874-2878, 1986 )。しかし、
この顕微鏡装置では、対物レンズの視野内で試料がエバ
ネセント照明されるよう光学系を調整することは困難で
あり実用的ではない。
In order to solve such a problem, there has been proposed a microscope apparatus which guides light while repeating total reflection on both surfaces of a thin glass plate to evanescently illuminate a sample placed on the glass surface. (Eg M.Nakache, et a
l., "Topological and modulated distribution of sur
face markers on endothelial cells ", Proc.Natl.Aca
d.Sci.USA, Vol.83, pp.2874-2878, 1986). But,
In this microscope device, it is difficult and impractical to adjust the optical system so that the sample is evanescently illuminated within the field of view of the objective lens.

【0006】また、エバネセント照明に用いる光束を対
物レンズ中を通過させて、対物レンズの最先端レンズ
(対物レンズ内の複数のレンズのうち最も試料に近い位
置にあるレンズ)から出射した後に試料表面で全反射す
るよう試料に入射させる顕微鏡装置も提案されている
(例えば、D.Axelrod, "Total Internal Reflection Fl
uorescence Microscopy", Methods in Cell Biology, V
ol.30, pp.245-270, 1989、および、M.Tokunaga, et a
l., "Single Molecule Imaging of Fluorophores and E
nzymatic Reactions Achieved by Objective-Type Tota
l Internal Reflection Fluorescence Microscopy", Bi
ochemical and Biophysical Research Communications,
Vol.235, pp.47-53, 1997)。しかし、このような構成
の蛍光顕微鏡装置では、励起光が対物レンズを通過する
ことから、対物レンズ中で発生する自家蛍光が問題とな
り、微弱光を測定することは困難である。
Further, a light beam used for evanescent illumination passes through an objective lens, and is emitted from the most advanced lens of the objective lens (a lens located closest to the sample among a plurality of lenses in the objective lens), and thereafter, the sample surface. Microscope devices that make the sample incident on the sample so that it is totally reflected by the sample have been proposed (eg, D. Axelrod, "Total Internal Reflection Fl
uorescence Microscopy ", Methods in Cell Biology, V
ol. 30, pp. 245-270, 1989, and M. Tokunaga, et a
l., "Single Molecule Imaging of Fluorophores and E
nzymatic Reactions Achieved by Objective-Type Tota
l Internal Reflection Fluorescence Microscopy ", Bi
ochemical and Biophysical Research Communications,
Vol.235, pp.47-53, 1997). However, in the fluorescence microscope apparatus having such a configuration, since the excitation light passes through the objective lens, autofluorescence generated in the objective lens becomes a problem, and it is difficult to measure weak light.

【0007】本発明は、上記問題点を解消する為になさ
れたものであり、光学系の調整が容易でS/B比が優れ
た顕微鏡装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a microscope apparatus which can easily adjust an optical system and has an excellent S / B ratio.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明に係る顕微鏡装置
は、試料に第1の光束をエバネセント照明し、そのエバ
ネセント照明に伴って試料から発生する第2の光束を観
察する顕微鏡装置であって、第2の光束を入力する対物
レンズと、対物レンズの最先端レンズを介して試料に第
1の光束をエバネセント照明する照明光学系と、を備え
ることを特徴とする。この顕微鏡装置によれば、照明光
学系により、対物レンズの最先端レンズを介して試料に
第1の光束がエバネセント照明され、対物レンズによ
り、そのエバネセント照明に伴って試料から発生する第
2の光束が検出される。
A microscope apparatus according to the present invention is a microscope apparatus for evanescently illuminating a sample with a first light beam and observing a second light beam generated from the sample with the evanescent illumination. , A second light beam, and an illumination optical system for evanescently illuminating the sample with the first light beam via the most advanced lens of the objective lens. According to this microscope apparatus, the first light beam is evanescently illuminated on the sample via the most advanced lens of the objective lens by the illumination optical system, and the second light beam generated from the sample with the evanescent illumination by the objective lens. Is detected.

【0009】また、本発明に係る顕微鏡装置は、表面に
試料を密着して保持し、最先端レンズを経て入射した第
1の光束を表面で全反射させる透明平板を更に備えるこ
とを特徴とする。この場合には、第1の光束は、対物レ
ンズの最先端レンズから出射されて透明平板に入射し透
明平板と試料との境界面で全反射して、透明平板上の試
料の表面近傍がエバネセント照明される。なお、「密
着」なる語は、物理的に接触している場合だけでなく、
全反射面近傍に生じたエバネセント波が到達する僅かの
間隙(例えば、数十nm)を隔てている場合をも表すも
のとする。
Further, the microscope apparatus according to the present invention further comprises a transparent flat plate which holds the sample in close contact with the surface and totally reflects the first light beam incident through the state-of-the-art lens on the surface. . In this case, the first light beam is emitted from the most advanced lens of the objective lens, enters the transparent flat plate, is totally reflected at the interface between the transparent flat plate and the sample, and the vicinity of the surface of the sample on the transparent flat plate is evanescent. Illuminated. Note that the term “close contact” is not only used when physical contact is made,
It also represents a case where there is a slight gap (for example, several tens of nm) at which an evanescent wave generated near the total reflection surface reaches.

【0010】また、本発明に係る顕微鏡装置では、対物
レンズの最先端レンズの外側の表面に試料を密着して保
持し、第1の光束を最先端レンズと試料との境界面で全
反射させることを特徴とする。この場合には、第1の光
束は、対物レンズの最先端レンズの外側の表面で全反射
して、最先端レンズ上の試料の表面近傍がエバネセント
照明される。
In the microscope apparatus according to the present invention, the sample is held in close contact with the outer surface of the frontmost lens of the objective lens, and the first light beam is totally reflected at the boundary surface between the frontmost lens and the sample. It is characterized by the following. In this case, the first light flux is totally reflected by the outer surface of the frontmost lens of the objective lens, and the vicinity of the surface of the sample on the frontmost lens is evanescently illuminated.

【0011】また、本発明に係る顕微鏡装置は、第1の
光束の反射光を対物レンズの外部へ導く反射光導光手段
を更に備えることを特徴とする。この場合には、第1の
光束が対物レンズ内で反射・散乱されることはなく、こ
の顕微鏡装置が蛍光顕微鏡装置として用いられるときに
自家蛍光の発生が抑制される。
The microscope apparatus according to the present invention is further characterized by further comprising a reflected light guiding means for guiding the reflected light of the first light beam to the outside of the objective lens. In this case, the first light flux is not reflected and scattered in the objective lens, and the generation of autofluorescence is suppressed when the microscope device is used as a fluorescence microscope device.

【0012】また、本発明に係る顕微鏡装置では、対物
レンズの最先端レンズは石英を主成分とすることを特徴
とする。また、本発明に係る顕微鏡装置では、透明平板
は石英を主成分とすることを特徴とする。これら何れの
場合にも、この顕微鏡装置が蛍光顕微鏡装置として用い
られるときに自家蛍光の発生が抑制される。
In the microscope apparatus according to the present invention, the most advanced lens of the objective lens is mainly composed of quartz. Further, in the microscope apparatus according to the present invention, the transparent flat plate is mainly composed of quartz. In any of these cases, when this microscope apparatus is used as a fluorescence microscope apparatus, the generation of autofluorescence is suppressed.

【0013】また、本発明に係る顕微鏡装置は、対物レ
ンズを経た第2の光束の像を検出する光検出器と、光検
出器により検出された第2の光束の像を画像解析する画
像解析部と、を更に備えることを特徴とする。この場合
には、対物レンズにより結像された第2の光束の像は、
光検出器により検出され、画像解析部により画像解析さ
れる。
Further, the microscope apparatus according to the present invention comprises a photodetector for detecting an image of the second light beam passing through the objective lens, and an image analyzer for image-analyzing the image of the second light beam detected by the photodetector. And a unit. In this case, the image of the second light flux formed by the objective lens is
The image is detected by the photodetector and analyzed by the image analysis unit.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を詳細に説明する。尚、図面の説明におい
て同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省
略する。また、試料に励起光(第1の光束)を照射して
蛍光(第2の光束)を観察する蛍光顕微鏡装置について
以下で説明するが、本発明はこれに限られるものではな
い。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description. Further, a fluorescence microscope apparatus for irradiating the sample with excitation light (first light flux) and observing fluorescence (second light flux) will be described below, but the present invention is not limited to this.

【0015】図1は、本実施形態に係る顕微鏡装置の構
成図であり、図2は、この顕微鏡装置の対物レンズの周
辺部分の拡大構成図である。光源10は、試料60中に
存在する蛍光物質を励起する励起光Aを出力するもので
ある。例えば、波長488nmのレーザ光を励起光Aと
して出力するアルゴンレーザ光源が光源10として好適
に用いられる。この光源10の出射口付近には、照射時
間制御部11が配されている。この照射時間制御部11
は、制御部72によりシャッタ開閉動作を行う。照射範
囲調節光学系14は、励起光Aが全反射し発生したエバ
ネセント波が試料60に照射される範囲を調節するため
の光学系である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a microscope device according to the present embodiment, and FIG. 2 is an enlarged configuration diagram of a peripheral portion of an objective lens of the microscope device. The light source 10 outputs excitation light A that excites a fluorescent substance existing in the sample 60. For example, an argon laser light source that outputs laser light having a wavelength of 488 nm as the excitation light A is suitably used as the light source 10. An irradiation time control unit 11 is arranged near the emission port of the light source 10. This irradiation time control unit 11
Performs a shutter opening / closing operation by the control unit 72. The irradiation range adjusting optical system 14 is an optical system for adjusting the range in which the evanescent wave generated by the total reflection of the excitation light A is irradiated on the sample 60.

【0016】反射鏡12および13それぞれは、照射時
間制御部11から出力された励起光Aを順次反射させ収
納体32内に導く。これら反射鏡12および13それぞ
れは、位置および方位の調整が可能あり、収納体32内
の対物レンズ30の最先端レンズ31に対する励起光A
の入射位置および入射角の双方または何れか一方を調整
することができる。
Each of the reflecting mirrors 12 and 13 sequentially reflects the excitation light A output from the irradiation time control unit 11 and guides the excitation light A into the housing 32. Each of these reflecting mirrors 12 and 13 can be adjusted in position and orientation, and the excitation light A for the foremost lens 31 of the objective lens 30 in the housing 32 is adjusted.
And / or one or both of the incident position and the incident angle can be adjusted.

【0017】対物レンズ30の上方にステージ40が設
けられ、試料60を載置するカバーガラス(透明平板)
51がステージ40上に置かれる。このカバーガラス5
1は、励起光Aおよび蛍光Bを透過させ且つ自家蛍光を
発生しない石英を主成分とするものが好適である。ま
た、カバーガラス51と対物レンズ30の最先端レンズ
31との間は、試料60に対し励起光Aによるエバネセ
ント照明を効果的に行うために、グリセロール50で満
たされるのが好適である。試料60は、スペーサ53を
介してカバーガラス52により封入されている。試料6
0は、例えば、5-(N-hexadecanoyl)aminofluoresceinに
より染色された神経細胞(NG−108)であり、カバ
ーガラス51および52で挟まれた空間内に充填された
塩溶液中で生きたまま封入される。
A stage 40 is provided above the objective lens 30, and a cover glass (transparent flat plate) on which the sample 60 is placed.
51 is placed on the stage 40. This cover glass 5
1 is preferably made of quartz that transmits the excitation light A and the fluorescence B and does not generate autofluorescence as a main component. Further, the space between the cover glass 51 and the most advanced lens 31 of the objective lens 30 is preferably filled with glycerol 50 in order to effectively perform the evanescent illumination of the sample 60 with the excitation light A. The sample 60 is enclosed by a cover glass 52 via a spacer 53. Sample 6
Numeral 0 denotes, for example, a nerve cell (NG-108) stained with 5- (N-hexadecanoyl) aminofluorescein, which is encapsulated alive in a salt solution filled in a space sandwiched between cover glasses 51 and 52. Is done.

【0018】鏡体20内に設けられた対物レンズ30の
最先端レンズ31の側面の一部は研磨されて平坦面31
Aとされ、その平坦面31Aは反射防止膜が形成されて
いる。また、この最先端レンズ31は、励起光Aおよび
蛍光Bを透過させ且つ自家蛍光を発生しない石英を主成
分とするものが好適である。この最先端レンズ31は、
反射鏡13により反射され鏡体20内に導入された励起
光Aを、平坦面31Aに入射し、出射面31Bから出射
させる。
A part of the side surface of the foremost lens 31 of the objective lens 30 provided in the mirror body 20 is polished and flattened.
The flat surface 31A has an anti-reflection film formed thereon. Further, it is preferable that the most advanced lens 31 has quartz as a main component that transmits the excitation light A and the fluorescent light B and does not generate autofluorescence. This state-of-the-art lens 31
The excitation light A reflected by the reflecting mirror 13 and introduced into the mirror body 20 is incident on the flat surface 31A and is emitted from the emission surface 31B.

【0019】最先端レンズ31の出射面31Bから出射
された励起光Aは、グリセロール50を経てカバーガラ
ス51に入射し、カバーガラス51と試料60との境界
面で全反射するとともに、試料60の境界面近傍にエバ
ネセント波を発生させる。そして、エバネセント照明さ
れた試料60の境界面近傍に存在する蛍光物質から蛍光
Bが発生する。対物レンズ30の最先端レンズ31は、
発生した蛍光Bのうちカバーガラス51およびグリセロ
ール50を経て到達した蛍光Bを入射する。そして、反
射鏡21は、対物レンズ30を経た蛍光Bを反射させ
て、鏡体20の外部へ導く。
Excitation light A emitted from the exit surface 31B of the state-of-the-art lens 31 is incident on the cover glass 51 via the glycerol 50, and is totally reflected at the interface between the cover glass 51 and the sample 60. An evanescent wave is generated near the boundary. Then, fluorescence B is generated from the fluorescent substance existing near the boundary surface of the sample 60 illuminated by evanescent illumination. The most advanced lens 31 of the objective lens 30 is
Of the generated fluorescence B, the fluorescence B that has reached via the cover glass 51 and the glycerol 50 is incident. Then, the reflecting mirror 21 reflects the fluorescent light B passing through the objective lens 30 and guides the fluorescent light B to the outside of the mirror body 20.

【0020】光検出器70は、鏡体20の外部に導かれ
た蛍光Bの結像位置に撮像面を有して蛍光Bの像を検出
し、画像解析部71は、光検出器70により検出された
蛍光Bの像を解析する。制御部72は、光源10におけ
る励起光Aの出力を制御し、照射時間制御部11におけ
るシャッタ開閉動作を制御し、また、画像解析部71に
おける画像解析をも制御する。
The photodetector 70 has an image pickup surface at an image forming position of the fluorescent light B guided to the outside of the mirror body 20 to detect an image of the fluorescent light B. The image of the detected fluorescence B is analyzed. The control unit 72 controls the output of the excitation light A in the light source 10, controls the shutter opening / closing operation in the irradiation time control unit 11, and also controls the image analysis in the image analysis unit 71.

【0021】この顕微鏡装置は以下のように作用する。
制御部72により制御された光源10および照射時間制
御部11から出力された励起光Aは、照射範囲調節光学
系14、反射鏡12および13を経て鏡体20内へ導か
れ、対物レンズ30の最先端レンズ31の平坦面31A
の所定位置に所定入射角で入射する。最先端レンズ31
に入射した励起光Aは、出射面31Bから出射され、グ
リセロール50を経てカバーガラス51へ入射する。そ
して、励起光Aは、カバーガラス51と試料60との境
界面で全反射するとともに、試料60の境界面近傍をエ
バネセント照明する。
This microscope apparatus operates as follows.
The excitation light A output from the light source 10 and the irradiation time control unit 11 controlled by the control unit 72 is guided into the mirror body 20 via the irradiation range adjusting optical system 14 and the reflecting mirrors 12 and 13, and Flat surface 31A of state-of-the-art lens 31
At a predetermined incident angle. State-of-the-art lens 31
Is emitted from the emission surface 31B, and enters the cover glass 51 via the glycerol 50. Then, the excitation light A is totally reflected at the interface between the cover glass 51 and the sample 60 and evanescently illuminates the vicinity of the interface of the sample 60.

【0022】試料60の境界面近傍に存在する蛍光物質
がエバネセント照明により励起されて発生した蛍光B
は、カバーガラス51およびグリセロール50を経て、
対物レンズ30の最先端レンズ31に入射する。そし
て、その蛍光Bは、対物レンズ30および反射鏡21を
経て鏡体20の外部へ導かれて光検出器70の検出面上
に結像され、その像が光検出器70により検出されて画
像解析部71により画像解析される。
Fluorescence B generated when a fluorescent substance existing near the boundary surface of the sample 60 is excited by evanescent illumination
Passes through a cover glass 51 and glycerol 50,
The light enters the most advanced lens 31 of the objective lens 30. Then, the fluorescent light B is guided to the outside of the mirror body 20 through the objective lens 30 and the reflecting mirror 21 to form an image on the detection surface of the photodetector 70, and the image is detected by the photodetector 70 and The image is analyzed by the analysis unit 71.

【0023】このように構成される本実施形態に係る顕
微鏡装置では、試料セル(カバーガラス51、カバーガ
ラス52およびスペーサ53により構成されるセル)を
ステージ40上で移動させたり取り替えたりする場合で
あっても、カバーガラス51の光学的厚みが一定であれ
ば、照明光学系(反射鏡12、反射鏡13および最先端
レンズ31を備えて構成される光学系)および検出光学
系(対物レンズ30、反射鏡21および光検出器70を
備えて構成される光学系)を調整する必要がない。ま
た、励起光Aが試料60表面に到るまでに最先端レンズ
31およびカバーガラス51のみを透過するので自家蛍
光の発生が少なく、最先端レンズ31およびカバーガラ
ス51の双方または何れか一方の材質を石英とすること
により自家蛍光の発生を更に少なくすることができる。
In the microscope apparatus according to this embodiment configured as described above, the sample cell (the cell formed by the cover glass 51, the cover glass 52, and the spacer 53) is moved or replaced on the stage 40. Even so, if the optical thickness of the cover glass 51 is constant, the illumination optical system (the optical system including the reflecting mirror 12, the reflecting mirror 13, and the state-of-the-art lens 31) and the detecting optical system (the objective lens 30) It is not necessary to adjust the optical system including the reflecting mirror 21 and the photodetector 70). In addition, since the excitation light A passes through only the frontmost lens 31 and the cover glass 51 before reaching the surface of the sample 60, the generation of autofluorescence is small, and the material of one or both of the frontmost lens 31 and the cover glass 51 is small. By using quartz, the generation of auto-fluorescence can be further reduced.

【0024】次に、対物レンズの構成について更に詳細
に説明する。図3および図4それぞれは、本実施形態に
係る顕微鏡装置の対物レンズの断面図であり、光軸を含
む面で切断したときの断面図を示している。対物レンズ
30は、最先端レンズ31を含めて11枚のレンズから
構成されている。最先端レンズ31は、ほぼ半球の形状
であって、その半球の平面と垂直に両端を切断したよう
な形状であり、その両端の切断面の一方が励起光Aが入
射する平坦面31Aとされ、他方が全反射した励起光が
出射する平坦面とされている。
Next, the configuration of the objective lens will be described in more detail. FIGS. 3 and 4 are cross-sectional views of the objective lens of the microscope apparatus according to the present embodiment, and show cross-sectional views taken along a plane including the optical axis. The objective lens 30 is composed of eleven lenses including the most advanced lens 31. The state-of-the-art lens 31 has a substantially hemispherical shape, a shape in which both ends are cut perpendicular to the plane of the hemisphere, and one of the cut surfaces at both ends is a flat surface 31A on which the excitation light A is incident. The other is a flat surface from which the totally reflected excitation light is emitted.

【0025】図3は、図1および図2に示されたものと
同様に、対物レンズ30の最先端レンズ31の上にグリ
セロール50を介して試料セルが置かれている場合を示
している。一方、図4は、最先端レンズ31の上に直接
に試料60が置かれている場合を示している。何れの場
合であっても対物レンズ30の光軸上で励起光Aを試料
60表面で全反射させる必要があることから、図3の場
合と図4の場合とでは、最先端レンズ31の平坦面31
Aへの励起光Aの入射位置または入射角を反射鏡12お
よび13により変更する。
FIG. 3 shows a case in which a sample cell is placed via a glycerol 50 on the foremost lens 31 of the objective lens 30 as in the case shown in FIGS. On the other hand, FIG. 4 shows a case where the sample 60 is placed directly on the most advanced lens 31. In any case, the excitation light A needs to be totally reflected on the surface of the sample 60 on the optical axis of the objective lens 30. Therefore, in the cases of FIGS. Face 31
The incident position or incident angle of the excitation light A on A is changed by the reflecting mirrors 12 and 13.

【0026】最先端レンズ31への励起光Aの入射位置
および入射角に依っては、励起光Aは、レンズ収納体3
2の一部に設けられた入射用孔部(透明な媒質であって
もよい)を経てレンズ収納体32の内部に入った後に最
先端レンズ31に入射する必要がある。この場合には、
レンズ収納体32に入射用孔部の対称位置に出射用孔部
(透明な媒質であってもよい)が設けられ、試料60表
面で全反射された励起光Aは、最先端レンズ31および
出射用孔部(反射光導光手段)を経て対物レンズ30の
外部へ導かれる。このようにすることにより、励起光A
がレンズ収納体32内部で反射・散乱されることはない
ので、この点でも自家蛍光の発生を抑制することができ
る。
Depending on the incident position and the incident angle of the excitation light A on the most advanced lens 31, the excitation light A is
It is necessary to enter the front end lens 31 after entering the lens housing 32 through the entrance hole (which may be a transparent medium) provided in a part of the lens 2. In this case,
An exit hole (which may be a transparent medium) is provided in the lens housing 32 at a position symmetrical to the entrance hole, and the excitation light A totally reflected on the surface of the sample 60 passes through the frontmost lens 31 and exits The light is guided to the outside of the objective lens 30 through the hole (reflected light guide means). By doing so, the excitation light A
Is not reflected or scattered inside the lens housing 32, so that the generation of auto-fluorescence can be suppressed also in this regard.

【0027】図5は、対物レンズ30の最先端レンズ3
1の説明図である。図5(b)は、光軸方向から見た図
であり、図5(a)および(c)は、それぞれ光軸に垂
直であって且つ互いに垂直な2方向から見た図である。
平坦面31Aには、反射防止膜が形成されている。
FIG. 5 shows the most advanced lens 3 of the objective lens 30.
FIG. FIG. 5B is a diagram viewed from the optical axis direction, and FIGS. 5A and 5C are diagrams viewed from two directions perpendicular to the optical axis and perpendicular to each other.
An antireflection film is formed on the flat surface 31A.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上、詳細に説明したとおり、本発明に
よれば、照明光学系により、対物レンズの最先端レンズ
を介して試料に第1の光束がエバネセント照明され、対
物レンズにより、そのエバネセント照明に伴って試料か
ら発生する第2の光束が検出される構成としたので、試
料を移動させたり取り替えたりする場合であっても、光
学系の調整を行う必要がなく取扱いが容易である。ま
た、試料をエバネセント照明することから、境界面に垂
直な方向についての測定の空間分解能は高い。
As described above in detail, according to the present invention, the first light beam is evanescently illuminated on the sample by the illumination optical system via the most advanced lens of the objective lens, and the evanescent light is emitted by the objective lens. Since the configuration is such that the second light beam generated from the sample due to the illumination is detected, the optical system does not need to be adjusted even when the sample is moved or replaced, and the handling is easy. In addition, since the sample is evanescently illuminated, the spatial resolution of measurement in a direction perpendicular to the boundary surface is high.

【0029】また、表面に試料を密着して保持する透明
平板を備えて、最先端レンズを経て透明平板に入射した
第1の光束をその表面で全反射させる場合や、対物レン
ズの最先端レンズの外側の表面に試料を密着して保持
し、第1の光束を最先端レンズと試料との境界面で全反
射させる場合は、特に、試料の表面近傍をエバネセント
照明するのに好適である。
A transparent plate for holding the sample in close contact with the surface is provided, and the first light beam incident on the transparent plate via the state-of-the-art lens is totally reflected on the surface. In the case where the sample is held in close contact with the outer surface of the sample and the first light flux is totally reflected at the interface between the state-of-the-art lens and the sample, it is particularly suitable for evanescent illumination of the vicinity of the surface of the sample.

【0030】また、第1の光束の反射光を対物レンズの
外部へ導く反射光導光手段を更に備える場合には、第1
の光束が対物レンズ内で反射・散乱されることはなく、
この顕微鏡装置が蛍光顕微鏡装置として用いられるとき
に自家蛍光の発生が抑制される。また、対物レンズの最
先端レンズが石英を主成分とする場合、および、透明平
板が石英を主成分とする場合、これら何れの場合にも、
この顕微鏡装置が蛍光顕微鏡装置として用いられるとき
に自家蛍光の発生が抑制され、S/N比の優れた試料観
察が可能である。さらに、波長340nm以下の波長の
第1の光束を試料に照射することができるので、蛍光標
識しない蛋白質を励起して観察することができ、また、
試料中に含まれる光分解性試薬を光分解することもでき
る。
In the case where the apparatus further comprises reflected light guiding means for guiding the reflected light of the first light beam to the outside of the objective lens, the first light
Is not reflected or scattered in the objective lens,
When this microscope device is used as a fluorescence microscope device, generation of autofluorescence is suppressed. In addition, when the most advanced lens of the objective lens is mainly composed of quartz, and when the transparent flat plate is mainly composed of quartz,
When this microscope apparatus is used as a fluorescence microscope apparatus, the generation of autofluorescence is suppressed, and a sample with an excellent S / N ratio can be observed. Further, since the sample can be irradiated with the first light flux having a wavelength of 340 nm or less, it is possible to excite and observe a protein which is not fluorescently labeled.
The photodegradable reagent contained in the sample can be photolyzed.

【0031】また、対物レンズを経た第2の光束の像を
検出する光検出器と、光検出器により検出された第2の
光束の像を画像解析する画像解析部と、を更に備える場
合には、対物レンズにより結像された第2の光束の像
は、光検出器により検出され、画像解析部により画像解
析され、これにより、エバネセント照明された試料の表
面近傍の解析が容易となる。
In a case where the apparatus further includes a photodetector for detecting an image of the second light beam having passed through the objective lens, and an image analyzing unit for performing image analysis on the image of the second light beam detected by the photodetector. The image of the second light flux formed by the objective lens is detected by the photodetector and image-analyzed by the image analysis unit, thereby facilitating the analysis of the vicinity of the surface of the evanescently illuminated sample.

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

【図1】本実施形態に係る顕微鏡装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a microscope apparatus according to an embodiment.

【図2】本実施形態に係る顕微鏡装置の対物レンズの周
辺部分の拡大構成図である。
FIG. 2 is an enlarged configuration diagram of a peripheral portion of an objective lens of the microscope device according to the present embodiment.

【図3】本実施形態に係る顕微鏡装置の対物レンズの断
面図である。
FIG. 3 is a sectional view of an objective lens of the microscope device according to the embodiment.

【図4】本実施形態に係る顕微鏡装置の対物レンズの断
面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the objective lens of the microscope device according to the present embodiment.

【図5】本実施形態に係る顕微鏡装置の対物レンズの最
先端レンズの説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of the most advanced lens of the objective lens of the microscope device according to the present embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…光源、11…照射時間制御部、12,13…反射
鏡、14…照射範囲調節光学系、20…鏡体、21…反
射鏡、30…対物レンズ、31…最先端レンズ、32…
レンズ収納体、40…ステージ、50…グリセロール、
51,52…カバーガラス、53…スペーサ、60…試
料、70…光検出器、71…画像解析部、72…制御
部、A…励起光、B…蛍光。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Light source, 11 ... Irradiation time control part, 12, 13 ... Reflecting mirror, 14 ... Irradiation range adjustment optical system, 20 ... Mirror, 21 ... Reflecting mirror, 30 ... Objective lens, 31 ... State-of-the-art lens, 32 ...
Lens housing, 40 ... stage, 50 ... glycerol,
51, 52: cover glass, 53: spacer, 60: sample, 70: photodetector, 71: image analysis unit, 72: control unit, A: excitation light, B: fluorescence.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 試料に第1の光束をエバネセント照明
し、そのエバネセント照明に伴って前記試料から発生す
る第2の光束を観察する顕微鏡装置であって、 前記第2の光束を入力する対物レンズと、 前記対物レンズの最先端レンズを介して前記試料に前記
第1の光束をエバネセント照明する照明光学系と、 を備えることを特徴とする顕微鏡装置。
1. A microscope apparatus for evanescently illuminating a sample with a first light beam and observing a second light beam generated from the sample with the evanescent illumination, wherein the objective lens inputs the second light beam. A microscope apparatus comprising: an illumination optical system configured to evanescently illuminate the first light flux on the sample via a most advanced lens of the objective lens.
【請求項2】 表面に前記試料を密着して保持し、前記
最先端レンズを経て入射した前記第1の光束を前記表面
で全反射させる透明平板を更に備えることを特徴とする
請求項1記載の顕微鏡装置。
2. The apparatus according to claim 1, further comprising: a transparent flat plate that holds the sample in close contact with a surface and totally reflects the first light beam incident through the front-end lens on the surface. Microscope equipment.
【請求項3】 前記対物レンズの前記最先端レンズの外
側の表面に前記試料を密着して保持し、前記第1の光束
を前記最先端レンズと前記試料との境界面で全反射させ
ることを特徴とする請求項1記載の顕微鏡装置。
3. The method according to claim 1, wherein the sample is held in close contact with an outer surface of the frontmost lens of the objective lens, and the first light flux is totally reflected at a boundary surface between the frontmost lens and the sample. The microscope device according to claim 1, wherein
【請求項4】 前記第1の光束の反射光を前記対物レン
ズの外部へ導く反射光導光手段を更に備えることを特徴
とする請求項1記載の顕微鏡装置。
4. The microscope apparatus according to claim 1, further comprising a reflected light guiding means for guiding the reflected light of the first light beam to outside the objective lens.
【請求項5】 前記対物レンズの前記最先端レンズは石
英を主成分とすることを特徴とする請求項1記載の顕微
鏡装置。
5. The microscope apparatus according to claim 1, wherein the most advanced lens of the objective lens is mainly composed of quartz.
【請求項6】 前記透明平板は石英を主成分とすること
を特徴とする請求項2記載の顕微鏡装置。
6. The microscope apparatus according to claim 2, wherein the transparent flat plate has quartz as a main component.
【請求項7】 前記対物レンズを経た前記第2の光束の
像を検出する光検出器と、 前記光検出器により検出された前記第2の光束の像を画
像解析する画像解析部と、 を更に備えることを特徴とする請求項1記載の顕微鏡装
置。
7. A photodetector that detects an image of the second light beam that has passed through the objective lens, and an image analysis unit that performs image analysis on the image of the second light beam detected by the photodetector. The microscope apparatus according to claim 1, further comprising:
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6609176B1 (en) 1999-12-27 2003-08-19 Kabushiki Kaisha Toshiba Disk control system and data rearrangement method
JP2006011045A (en) * 2004-06-25 2006-01-12 Olympus Corp Total reflection microscope
JP2019090892A (en) * 2017-11-14 2019-06-13 オリンパス株式会社 Sample observation method and sample holder

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