KR20210027468A - 현미 관찰 장치, 형광 검출기 및 현미 관찰 방법 - Google Patents
현미 관찰 장치, 형광 검출기 및 현미 관찰 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20210027468A KR20210027468A KR1020217003502A KR20217003502A KR20210027468A KR 20210027468 A KR20210027468 A KR 20210027468A KR 1020217003502 A KR1020217003502 A KR 1020217003502A KR 20217003502 A KR20217003502 A KR 20217003502A KR 20210027468 A KR20210027468 A KR 20210027468A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- light
- optical system
- filter
- excitation light
- photoelectric conversion
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 22
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 189
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 134
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 103
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims abstract description 34
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 28
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims abstract description 23
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 29
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 11
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 2
- 235000021329 brown rice Nutrition 0.000 claims description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 7
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 102000034287 fluorescent proteins Human genes 0.000 description 1
- 108091006047 fluorescent proteins Proteins 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/16—Microscopes adapted for ultraviolet illumination ; Fluorescence microscopes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
- G01N21/6456—Spatial resolved fluorescence measurements; Imaging
- G01N21/6458—Fluorescence microscopy
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/06—Means for illuminating specimens
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/1717—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated with a modulation of one or more physical properties of the sample during the optical investigation, e.g. electro-reflectance
- G01N2021/1721—Electromodulation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
- G01N2021/6463—Optics
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
- G01N2021/6463—Optics
- G01N2021/6465—Angular discrimination
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
- G01N2021/6463—Optics
- G01N2021/6478—Special lenses
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Abstract
관찰 대상에 여기광을 조사하여 관찰 대상으로부터 생기는 형광을 관찰하는 현미 관찰 장치로서, 관찰 대상에 여기광을 조사하는 광원과, 여기광을 조사함으로써 관찰 대상으로부터 생기는 형광과 일부의 여기광을 포함하는 복수의 광을 광제어하는 제1 광학계와, 제1 광학계에 의해 광제어된 복수의 광 중, 여기광의 파장대역의 광의 강도를 저감하고, 광학 특성에 입사 각도 의존성을 갖는 필터와, 필터를 통과한 복수의 광을 전기로 변환하는 복수의 광전 변환 소자를 구비하고, 필터에 입사하는 광의 입사각이 적어도 여기광의 투과율이 규정의 상한 이하가 되는 입사 각도의 허용 범위에 들어가도록, 제1 광학계의 광학 특성이 설정되어 있다.
Description
본 발명은, 현미 관찰 장치, 형광 검출기 및 현미 관찰 방법에 관한 것이다.
종래의 광학 현미경과는 달리, 결상이나 확대 축소와 같은 광학계의 조정 및 관찰 대상의 주사를 필요로 하지 않고, 관찰 대상 전체를 간편하게 관찰할 수 있는 관찰 방법이 제안되어 있다(특허문헌 1).
특허문헌 1에 기재된 관찰 방법은, 관찰 대상에 여기광을 조사하고, 관찰 대상으로부터의 형광을 관찰하는 것까지는 상정하지 않는다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 과제는, 여기광이 조사된 관찰 대상으로부터의 형광을 이용하여 관찰 대상 전체를 간편하게 관찰할 수 있는 현미 관찰 장치, 형광 검출기 및 현미 관찰 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 양태에 관한 현미 관찰 장치는, 관찰 대상에 여기광을 조사하여 상기 관찰 대상으로부터 생기는 형광을 관찰하는 현미 관찰 장치로서, 상기 관찰 대상에 여기광을 조사하는 광원과, 상기 여기광을 조사함으로써 상기 관찰 대상으로부터 생기는 형광과 일부의 상기 여기광을 포함하는 복수의 광을 광제어하는 제1 광학계와, 상기 제1 광학계에 의해 광제어된 복수의 광 중, 상기 여기광의 파장대역의 광의 강도를 저감하는 필터와, 상기 필터를 통과한 후의 복수의 광을 광제어하는 제2 광학계와, 상기 제2 광학계에 의해 광제어된 복수의 광을 전기로 변환하는 복수의 광전 변환 소자를 구비한다.
이 구성에 의하면, 제1 광학계와 제2 광학계로 광제어함으로써, 관찰 대상과 광전 변환 소자 사이의 거리를 멀어지게 할 수 있다. 이것에 의해, 관찰 대상이 수직 방향으로 두께가 있다 하더라도, 수동 또는 기계적으로 제1 광학계, 필터, 제2 광학계, 광전 변환 소자를 일체적으로 광전 변환 소자(9)의 입사면에 대하여 대략 수직 방향으로 이동시킬 만큼의 공간이 있기 때문에, 이동시켜 관찰하는 것에 의해, 관찰 대상의 두께 방향의 형광의 강도 분포를 관찰할 수 있다. 또한 필터가, 제1 광학계에 의해 광제어된 광 중, 여기광을 저감시켜 형광을 투과시킬 수 있다. 또한, 광전 변환 소자로 제2 광학계에 의해 광제어된 광을 전기로 변환하기 때문에, 종래의 광학 현미경과 같이 시야와 배율의 트레이드오프라는 관계가 존재하지 않고, 복수의 광전 변환 소자를 치밀하게 배치하면 넓은 시야를 고배율로 관찰할 수 있다. 이 때문에, 여기광이 조사된 관찰 대상으로부터의 형광을 이용하여, 관찰 대상 전체를 간편하게 관찰할 수 있다.
본 발명의 제2 양태에 관한 현미 관찰 장치는, 상기 필터는, 입사광의 입사 각도의 증가에 따라 투과대가 단파장측으로 이동하는 특성을 가지며, 상기 필터에 대한 입사광의 입사각이 적어도 여기광의 투과율이 규정의 상한 이하가 되는 입사 각도의 허용 범위에 들어가도록, 상기 제1 광학계의 광학 특성이 설정되어 있다.
이 구성에 의하면, 여기광의 투과율이 규정의 상한 이하가 되도록, 여기광을 필터로 저감할 수 있기 때문에, 형광을 관찰할 수 있다.
본 발명의 제3 양태에 관한 현미 관찰 장치는, 제1 또는 제2 양태에 관한 현미 관찰 장치로서, 상기 제1 광학계는, 상기 제1 광학계의 상기 관찰 대상측의 단부와 상기 관찰 대상 사이의 거리가 설정 거리 이상 떨어지도록, 상기 제1 광학계의 상기 관찰 대상측의 초점 거리가 설정되어 있다.
이 구성에 의하면, 관찰 대상(T)이 수직 방향으로 두께가 있다 하더라도, 수동 또는 기계적으로, 제1 광학계, 필터, 제2 광학계, 광전 변환 소자를 일체적으로 설정 거리(예컨대 1 mm)의 범위에서 광전 변환 소자의 입사면에 대하여 대략 수직 방향으로 이동시킬 수 있기 때문에, 관찰 대상(T)의 두께 방향의 형광의 강도 분포를 관찰할 수 있다.
본 발명의 제4 양태에 관한 현미 관찰 장치는, 제1 내지 제3의 어느 하나의 양태에 관한 현미 관찰 장치로서, 상기 제1 광학계, 상기 필터, 상기 제2 광학계 및 상기 광전 변환 소자를, 각각의 상대 위치 관계를 유지한 채로, 상기 광전 변환 소자의 입사면에 대하여 대략 수직 방향으로 이동시키는 구동부를 더 구비한다.
이 구성에 의하면, 관찰 대상이 수직 방향으로 두께가 있다 하더라도, 구동부에 의해 설정 거리(예컨대 1 mm)의 범위에서 광전 변환 소자의 입사면에 대하여 대략 수직 방향으로 이동시키는 것에 의해, 관찰 대상의 두께 방향의 형광의 강도 분포를 관찰할 수 있다.
본 발명의 제5 양태에 관한 현미 관찰 장치는, 제1 내지 제4의 어느 하나의 양태에 관한 현미 관찰 장치로서, 상기 필터를 통과한 후의 복수의 광을 광제어하는 제2 광학계를 더 구비하고, 상기 복수의 광전 변환 소자는, 상기 제2 광학계에 의해 광제어된 복수의 광을 전기로 변환하고, 상기 광전 변환 소자에 입사하는 광의 각도가 상기 광전 변환 소자의 감도가 규정의 하한 이상이 되는 설정 범위 내에 들어가도록, 상기 제2 광학계의 광학 특성이 설정되어 있다.
이 구성에 의하면, 광전 변환 소자의 감도가 규정의 하한 이상이 되기 때문에, 고감도로 관찰할 수 있다.
본 발명의 제6 양태에 관한 현미 관찰 장치는, 제5 양태에 관한 현미 관찰 장치로서, 상기 제2 광학계는, 상기 필터를 통과한 광을 광제어하는 광제어 부재와, 상기 광제어 부재에 의해 광제어된 광이 입사하고 또한 상기 입사한 광을 광제어하는 시야각 제어층을 포함하고, 상기 광전 변환 소자는, 상기 시야각 제어층에 의해 광제어된 광을 광전 변환하고, 상기 광전 변환 소자에 입사하는 광의 각도가 상기 설정 범위 내에 들어가도록, 상기 시야각 제어층의 광학 특성이 설정되어 있다.
이 구성에 의하면, 광전 변환 소자의 감도가 규정의 하한 이상이 되기 때문에, 고감도로 관찰할 수 있다.
본 발명의 제7 양태에 관한 현미 관찰 장치는, 제1 내지 제6의 어느 하나의 양태에 관한 현미 관찰 장치로서, 상기 필터는, 전기적으로 또는 기계적으로 투과 파장을 제어할 수 있다.
이 구성에 의하면, 필터를 투과하는 파장을 변경할 수 있기 때문에, 관찰하고자 하는 형광 파장을 변경할 수 있다.
본 발명의 제8 양태에 관한 현미 관찰 장치는, 제1 내지 제7의 어느 하나의 양태에 관한 현미 관찰 장치로서, 상기 제1 광학계는, 상기 필터로 향할수록 광이 좁아지도록 광의 진행 각도를 제어하고, 상기 제1 광학계는, 관찰 대상 중 대상으로 하는 초점 심도 범위의 형광의 입사각이 입사 각도의 허용 범위에 들어가고, 또한 관찰 대상 중 대상으로 하는 초점 심도 범위 이외의 형광의 입사각이 입사 각도의 허용 범위에 들어가지 않도록 광학 특성이 설정되어 있다.
이 구성에 의하면, 관찰 대상 중 대상으로 하는 초점 심도 범위의 형광만을 관찰할 수 있다.
본 발명의 제9 양태에 관한 형광 검출기는, 관찰 대상에 여기광을 조사하여 상기 관찰 대상으로부터 생기는 형광을 관찰하는 현미 관찰 장치에 이용되는 형광 검출기로서, 상기 여기광을 조사하여 상기 관찰 대상으로부터 생기는 형광과 일부의 상기 여기광을 포함하는 복수의 광을 광제어하는 제1 광학계와, 상기 제1 광학계에 의해 광제어된 복수의 광 중, 상기 여기광의 파장대역의 광의 강도를 저감하는 필터와, 상기 필터를 통과한 후의 복수의 광을 광제어하는 제2 광학계와, 상기 제2 광학계에 의해 광제어된 복수의 광을 전기로 변환하는 복수의 광전 변환 소자를 구비한다.
본 발명의 제10 양태에 관한 현미 관찰 방법은, 관찰 대상에 여기광을 조사하여 상기 관찰 대상으로부터 생기는 형광을 관찰하는 현미 관찰 방법으로서, 광원으로부터 여기광을 상기 관찰 대상에 조사하는 것과, 제1 광학계가, 상기 여기광을 조사하여 상기 관찰 대상으로부터 생기는 형광과 일부의 상기 여기광을 포함하는 복수의 광을 광제어하는 것과, 필터가, 상기 제1 광학계에 의해 광제어된 복수의 광 중, 상기 여기광의 파장대역의 광의 강도를 저감하는 것과, 제2 광학계가, 상기 필터를 통과한 후의 복수의 광을 광제어하는 것과, 복수의 광전 변환 소자가, 상기 제2 광학계에 의해 광제어된 복수의 광을 전기로 변환하는 것을 포함한다.
본 발명의 제11 양태에 관한 현미 관찰 장치는, 관찰 대상에 여기광을 조사하여 상기 관찰 대상으로부터 생기는 형광을 관찰하는 현미 관찰 장치로서, 상기 관찰 대상에 여기광을 조사하는 광원과, 상기 여기광을 조사함으로써 상기 관찰 대상으로부터 생기는 형광과 일부의 상기 여기광을 포함하는 광 중, 상기 여기광의 파장대역의 광의 강도를 저감하는 필터와, 상기 필터를 통과한 후의 복수의 광을 광제어하는 제2 광학계와, 상기 제2 광학계에 의해 광제어된 복수의 광을 전기로 변환하는 복수의 광전 변환 소자를 포함하고, 상기 광전 변환 소자에 입사하는 광의 각도가 상기 광전 변환 소자의 감도가 규정의 하한 이상이 되는 설정 범위 내에 들어가도록, 상기 제2 광학계의 광학 특성이 설정되어 있다.
이 구성에 의하면, 필터가 여기광을 저감시켜 형광을 투과시킬 수 있고, 광전 변환 소자의 감도가 규정의 하한 이상이 되기 때문에, 고감도로 관찰할 수 있다. 또한, 광전 변환 소자로 제2 광학계에 의해 광제어된 광을 전기로 변환하기 때문에, 종래의 광학 현미경과 같이 시야와 배율의 트레이드오프라는 관계가 존재하지 않고, 복수의 광전 변환 소자를 치밀하게 배치하면 넓은 시야를 고배율로 관찰할 수 있다. 이 때문에, 여기광이 조사된 관찰 대상으로부터의 형광을 이용하여, 관찰 대상 전체를 간편하게 고감도로 관찰할 수 있다.
본 발명의 제12 양태에 관한 형광 검출기는, 관찰 대상에 여기광을 조사하여 상기 관찰 대상으로부터 생기는 형광을 관찰하는 현미 관찰 장치에 이용되는 형광 검출기로서, 광원으로부터 여기광을 조사함으로써 상기 관찰 대상으로부터 생기는 형광과 일부의 상기 여기광을 포함하는 광 중, 상기 여기광의 파장대역의 광의 강도를 저감하는 필터와, 상기 필터를 통과한 후의 복수의 광을 광제어하는 제2 광학계와, 상기 제2 광학계에 의해 광제어된 복수의 광을 전기로 변환하는 복수의 광전 변환 소자를 포함하고, 상기 광전 변환 소자에 입사하는 광의 각도가 상기 광전 변환 소자의 감도가 규정의 하한 이상이 되는 설정 범위 내에 들어가도록, 상기 제2 광학계의 광학 특성이 설정되어 있다.
본 발명의 제13 양태에 관한 현미 관찰 방법은, 관찰 대상에 여기광을 조사하여 상기 관찰 대상으로부터 생기는 형광을 관찰하는 현미 관찰 방법으로서, 광원으로부터 여기광을 상기 관찰 대상에 조사하는 것과, 필터가, 광원으로부터 여기광을 조사함으로써 상기 관찰 대상으로부터 생기는 형광과 일부의 상기 여기광을 포함하는 광 중, 상기 여기광의 파장대역의 광의 강도를 저감하는 것과, 제2 광학계가, 상기 필터를 통과한 후의 복수의 광을 광제어하는 것과, 복수의 광전 변환 소자가, 상기 제2 광학계에 의해 광제어된 복수의 광을 전기로 변환하는 것을 가지며, 상기 광전 변환 소자에 입사하는 광의 각도가 상기 광전 변환 소자의 감도가 규정의 하한 이상이 되는 설정 범위 내에 들어가도록, 상기 제2 광학계의 광학 특성이 설정되어 있다.
본 발명의 일양태에 의하면, 필터가 여기광을 저감시켜 형광을 투과시킬 수 있다. 또한, 광전 변환 소자로 광을 전기로 변환하기 때문에, 종래의 광학 현미경과 같이 시야와 배율의 트레이드오프라는 관계가 존재하지 않고, 복수의 광전 변환 소자를 치밀하게 배치하면 넓은 시야를 고배율로 관찰할 수 있다. 이 때문에, 여기광이 조사된 관찰 대상으로부터의 형광을 이용하여, 관찰 대상 전체를 간편하게 관찰할 수 있다.
도 1은 제1 실시형태에 관한 현미 관찰 장치의 개략 단면도이다.
도 2a는 필터(5)의 투과율과 파장의 관계의 일례를 도시하는 그래프이다.
도 2b는 여기광의 파장 λ1에서의 필터(5)의 투과율과 입사광의 입사 각도의 관계의 일례를 도시하는 그래프이다.
도 2c는 형광의 파장 λ2에서의 필터(5)의 투과율과 입사광의 입사 각도의 관계의 일례를 도시하는 그래프이다.
도 3은 광전 변환 소자(9)의 특성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 4a는 광전 변환 소자(9)에 입사하는 광다발의 제1 예이다.
도 4b는 광전 변환 소자(9)에 입사하는 광다발의 제2 예이다.
도 5는 제1 실시형태에 관한 현미 관찰 장치를 이용한 현미 관찰 시스템을 모식적으로 도시하는 블록도이다.
도 6은 제1 실시형태에 관한 로직 회로의 구성의 일례를 도시하는 블록도이다.
도 7은 제2 실시형태에 관한 현미 관찰 장치의 형광 검출기(10b)의 개략 단면도이다.
도 8은 제2 실시형태의 변형예에 관한 현미 관찰 장치의 형광 검출기(10b2)의 개략 단면도이다.
도 9는 제3 실시형태에 관한 현미 관찰 장치의 제1 광학계(4c)의 개략 단면도이다.
도 10은 제4 실시형태에 관한 현미 관찰 장치의 제1 광학계(4d)의 개략 단면도이다.
도 11은 제4 실시형태의 변형예에 관한 현미 관찰 장치의 제1 광학계(4d2)의 개략 단면도이다.
도 12는 제5 실시형태에 관한 현미 관찰 장치의 제1 광학계(4e)의 개략 단면도이다.
도 13은 제5 실시형태의 변형예에 관한 현미 관찰 장치의 제1 광학계(4e2)의 개략 단면도이다.
도 2a는 필터(5)의 투과율과 파장의 관계의 일례를 도시하는 그래프이다.
도 2b는 여기광의 파장 λ1에서의 필터(5)의 투과율과 입사광의 입사 각도의 관계의 일례를 도시하는 그래프이다.
도 2c는 형광의 파장 λ2에서의 필터(5)의 투과율과 입사광의 입사 각도의 관계의 일례를 도시하는 그래프이다.
도 3은 광전 변환 소자(9)의 특성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 4a는 광전 변환 소자(9)에 입사하는 광다발의 제1 예이다.
도 4b는 광전 변환 소자(9)에 입사하는 광다발의 제2 예이다.
도 5는 제1 실시형태에 관한 현미 관찰 장치를 이용한 현미 관찰 시스템을 모식적으로 도시하는 블록도이다.
도 6은 제1 실시형태에 관한 로직 회로의 구성의 일례를 도시하는 블록도이다.
도 7은 제2 실시형태에 관한 현미 관찰 장치의 형광 검출기(10b)의 개략 단면도이다.
도 8은 제2 실시형태의 변형예에 관한 현미 관찰 장치의 형광 검출기(10b2)의 개략 단면도이다.
도 9는 제3 실시형태에 관한 현미 관찰 장치의 제1 광학계(4c)의 개략 단면도이다.
도 10은 제4 실시형태에 관한 현미 관찰 장치의 제1 광학계(4d)의 개략 단면도이다.
도 11은 제4 실시형태의 변형예에 관한 현미 관찰 장치의 제1 광학계(4d2)의 개략 단면도이다.
도 12는 제5 실시형태에 관한 현미 관찰 장치의 제1 광학계(4e)의 개략 단면도이다.
도 13은 제5 실시형태의 변형예에 관한 현미 관찰 장치의 제1 광학계(4e2)의 개략 단면도이다.
이하, 각 실시형태에 관해 도면을 참조하면서 설명한다. 단, 필요 이상으로 상세한 설명은 생략하는 경우가 있다. 예컨대, 이미 잘 알려진 사항의 상세 설명이나 실질적으로 동일한 구성에 대한 중복 설명을 생략하는 경우가 있다. 이것은, 이하의 설명이 불필요하게 장황해지는 것을 피하고, 당업자의 이해를 쉽게 하기 위해서이다.
도 1은, 제1 실시형태에 관한 현미 관찰 장치의 개략 단면도이다. 현미 관찰 장치(100)는, 관찰 대상(T)에 광원(1)으로부터 여기광을 조사하여 관찰 대상으로부터 생기는 형광을 관찰하는 것이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 현미 관찰 장치(100)는, 광원(1)과 형광 검출기(10)를 구비한다. 광원(1)은, 관찰 대상(T)에 여기광을 조사하고, 광원 본체(11)와 필터(12)를 갖는다. 광원 본체(11)는, 광을 조사하는 것이며, 예컨대 램프 또는 레이저이다. 필터(12)는, 대략 여기광의 파장대역만 투과시키는 것이다. 배치 부재(2)는 예컨대 세포 배치용의 투명한 용기(디쉬)이며, 배치 부재(2)에는 일례로서 대략 원형의 공동이 형성되어 있다. 투명 부재(3)는, 배치 부재(2)의 공동을 덮도록 배치 부재(2)의 이면에 고정되어 있고, 광을 투과시키는 것이며, 예컨대 유리이다. 예컨대 투명 부재(3)의 위에 관찰 대상(T)이 배치된다. 관찰 대상(T)은, 여기광을 조사하면 형광을 발하는 것이며, 예컨대 형광 단백을 발현시킨 세포이다. 본 실시형태에서는 일례로서, 형광은 여기광보다 긴 파장인 것으로 하여 이하에 설명한다.
광원(1)은 관찰 대상(T)에 대하여 여기광(L1)을 조사한다. 관찰 대상(T)은 여기광(L1)에 의해 여기되어 형광(L2)을 발한다.
형광 검출기(10)는, 제1 광학계(4)와, 필터(5)와, 제2 광학계(6)와, 중간층(7)과, 반도체 기판(8)과, 반도체 기판(8)의 상면에 설치된 복수의 광전 변환 소자(9)를 구비한다. 제1 광학계(4)는, 여기광(L1)을 조사하여 관찰 대상으로부터 생기는 형광(L2)과 일부의 여기광(L3)을 포함하는 복수의 광을 광제어한다. 여기서 광제어에는, 광의 진행 각도의 제어(집광을 포함), 도광 또는 이들의 조합이다. 본 실시형태에서는 도광의 예에 관해 설명한다. 일부의 여기광(L3)은 관찰 대상의 둘레를 통과한 광이다. 필터(5)는, 제1 광학계(4)에 의해 광제어된 복수의 광 중, 여기광의 파장대역의 광의 강도를 저감한다. 본 실시형태에 관한 필터(5)는 일례로서 광학 특성에 입사 각도 의존성이 있고, 예컨대 유전체 다층막 필터이다. 여기서 광학 특성의 입사 각도 의존성은 예컨대, 입사광의 입사 각도의 증가에 따라 투과대가 단파장측으로 이동하는 특성이다. 여기서 입사광의 입사 각도는, 입사광과 필터(5)의 법선이 이루는 각도이다. 또한 유전체 다층막 필터는, 기판 표면에 필터로서 기능하는 유전체 다층막을 증착한 타입이다. 유전체 다층막 필터는, 광의 간섭 효과에 의해 파장을 선택적으로 취출할 수 있다. 분광 투과 특성의 그래프에서, 패스/컷트의 급격한 상승(혹은 하강)을 나타내는 것이 유전체 다층막 필터의 특별히 뛰어난 장점이다.
필터(5)는, 전기적으로 또는 기계적으로 투과, 흡수, 반사 중 적어도 하나의 파장 특성이 제어 가능해도 좋다. 예컨대 필터(5)는 액정 튜너블(tunable), 또는 패브리 페로(Fabry-Perot)이다. 액정 튜너블은 전기적으로 투과 파장을 변경하는 것이 가능하고, 패브리 페로는 기계적으로 투과 파장을 변경하는 것이 가능하다.
제2 광학계(6)는, 필터(5)를 통과한 후의 복수의 광을 광제어한다. 제2 광학계(6)는, 광의 진행 각도의 제어(집광을 포함) 혹은 도광을 조합하여 실현해도 좋다. 본 실시형태에서는 도광의 예에 관해 설명한다.
광전 변환 소자(9)는 제2 광학계(6)에 의해 광제어된 복수의 광을 전기로 변환하는 것이며, 예컨대 포토 다이오드이다.
도 2a는, 필터(5)의 투과율과 파장의 관계의 일례를 도시하는 그래프이다. 도 2a의 종축은 투과율이고 횡축은 파장이다. 도 2a에서는, 필터(5)에 대한 입사광의 입사 각도가 0인 그래프와, 필터(5)에 대한 입사광의 입사 각도가 θ1인 그래프가 도시되어 있다. 입사 각도가 0인 경우에 있어서, 여기광의 파장 λ1은 필터(5)의 투과율이 거의 0%이기 때문에, 여기광은 필터(5)에 의해 컷트되지만, 여기광의 파장 λ1보다 긴 형광의 파장 λ2는 필터(5)의 투과율이 거의 100%이며, 형광은 필터(5)를 통과한다.
한편, 입사 각도가 0보다 큰 θ1의 경우에 있어서, 여기광의 파장 λ1은 필터(5)의 투과율이 0%보다 큰 α1%이기 때문에, 여기광의 대부분은 필터(5)에 의해 컷트되지만, 형광의 파장 λ2는 필터(5)의 투과율이 100%보다 낮은 β1%이며, 형광의 대부분은 필터(5)를 통과한다.
또한 예컨대, 입사 각도가 θ1보다 큰 θ2의 경우에 있어서, 여기광의 파장 λ1은 필터(5)의 투과율이 α1%보다 큰 α2%이기 때문에, 여기광의 절반 정도밖에 필터(5)에 의해 컷트되지 않고, 형광의 파장 λ2는 필터(5)의 투과율이 β1%보다 낮은 β2%이며, 형광의 강도는 필터(5)를 통과하면 저감한다.
도 2b는, 여기광의 파장 λ1에서의 필터(5)의 투과율과 입사광의 입사 각도의 관계의 일례를 도시하는 그래프이다. 도 2b의 종축은 투과율이고 횡축은 입사광의 입사 각도이다. 필터(5)에 대한 입사광의 입사 각도가 θ1일 때에, 필터(5)의 투과율이 0%보다 큰 α1%이다. 도 2b에 도시하는 바와 같이, 입사광의 입사 각도가 커질수록 여기광의 투과율이 커진다.
특허문헌 1에 기재된 관찰 방법을 그대로 형광 관찰에 이용한다고 하면, 광학 특성에 입사 각도 의존성이 있는 필터(예컨대, 유전체 다층막 필터)의 경우, 입사광의 입사 각도 증가에 따라 투과대가 단파장측으로 이동하기 때문에, 입사광의 각도에 따라서는 필터(5)가 여기광을 충분히 컷트할 수 없어 포토 다이오드에 입사해 버린다. 이 경우, 통상, 입사광이 형광보다 광의 강도가 높기 때문에, 형광만을 취출할 수 없어, 관찰 대상으로부터의 형광을 관찰할 수 없다는 문제가 있다.
그에 비해 본 실시형태에서는, α1%가 여기광의 투과율의 상한이라고 하면, 필터(5)에 대한 입사광의 입사 각도가 여기광의 투과율의 상한 α1% 이하가 되도록, 입사 각도의 범위 -θ1∼θ1가 정해져 있다. 즉, 필터(5)에 대한 입사광의 입사각이 적어도 여기광의 투과율이 규정의 상한 이하가 되는 입사 각도의 허용 범위에 들어가도록, 제1 광학계(4)의 광학 특성이 설정되어 있다. 이것에 의해, 여기광의 투과율이 규정의 상한 이하가 되도록 여기광을 필터(5)로 저감할 수 있기 때문에, 형광을 관찰할 수 있다.
도 2c는, 형광의 파장 λ2에서의 필터(5)의 투과율과 입사광의 입사 각도의 관계의 일례를 도시하는 그래프이다. 도 2c의 종축은 투과율이고 횡축은 입사광의 입사 각도이다. 필터(5)에 대한 입사광의 입사 각도가 θ2일 때에, 필터(5)의 투과율이 β1%보다 낮은 β2%이다. 도 2c에 도시하는 바와 같이, 입사광의 입사 각도가 커질수록 형광의 투과율이 작아진다.
특허문헌 1에 기재된 관찰 방법을 그대로 형광 관찰에 이용한다고 하면, 광학 특성에 입사 각도 의존성이 있는 필터(예컨대, 유전체 다층막 필터)의 경우, 입사광의 입사 각도 증가에 따라 투과대가 단파장측으로 이동하기 때문에, 입사광의 각도에 따라서는 필터가 형광의 강도를 크게 저감해 버려, 포토 다이오드에 형광이 충분히 입사할 수 없다. 이 경우, 형광의 강도가 충분하지 않아, 관찰 대상으로부터의 형광을 충분한 밝기로 관찰할 수 없다고 하는 문제가 있다.
그에 비해 본 실시형태에서는, β2%가 형광의 투과율의 하한이라고 하면, 필터(5)에 대한 입사광의 입사 각도가 형광의 투과율의 하한 β% 이상이 되도록, 입사 각도의 범위 -θ2∼θ2가 정해져 있다.
이와 같이, 본 실시형태에서는 일례로서, 필터(5)에 대한 입사광의 입사 각도가, 여기광의 투과율이 규정의 상한 α1% 이하가 되고 또한 형광의 투과율이 규정의 하한 β2% 이상이 되도록, 입사 각도의 범위 -θ1∼θ1과 입사 각도의 범위 -θ2∼θ2가 중복되는 범위인 -θ1∼θ1이, 입사 각도의 허용 범위로서 정해져 있다.
이와 같이, 필터(5)는 광학 특성에 입사 각도 의존성이 있기 때문에, 필터(5)에 입사하는 광의 입사각이, 적어도 여기광의 투과율이 규정의 상한 α1% 이하가 되는 입사 각도의 허용 범위에 들어가도록, 제1 광학계(4)의 광학 특성이 설정되어 있다. 입사 각도의 허용 범위는, 바람직하게는, 여기광의 투과율이 규정의 상한 α1% 이하가 되고 또한 형광의 투과율이 규정의 하한 β2% 이상이 되는 범위이며, 본 실시형태에서는 이러한 바람직한 양태인 것으로서 설명한다. 이 구성에 의해, 필터(5)가, 제1 광학계(4)에 의해 광제어된 광 중, 여기광을 저감시켜 형광을 투과시킬 수 있다. 이 때문에, 여기광이 조사된 관찰 대상으로부터의 형광을 이용하여, 관찰 대상 전체를 간편하게 관찰할 수 있다.
제1 광학계(4)는, 복수의 셀폭 렌즈(41)를 가지며, 상기 복수의 셀폭 렌즈(41)에 의해 형광과 일부의 여기광을 포함하는 복수의 광을 도광한다. 이 구성에 의하면, 셀폭 렌즈(41)로 도광하는 것에 의해, 구면 렌즈와 달리 렌즈의 다층화가 불필요하고, 컴팩트화, 저비용화가 가능해지고, 전폭에 걸쳐 균등한 이미지와 광량을 얻을 수 있다.
제1 광학계(4)는, 제1 광학계(4)의 관찰 대상측의 단부와 관찰 대상(T) 사이의 거리가 설정 거리(예컨대 1 mm) 이상 떨어지도록, 제1 광학계(4)의 관찰 대상측의 초점 거리가 설정되어 있다. 여기서는, 구체적으로는 셀폭 렌즈(41)의 관찰 대상측의 단부와 관찰 대상(T) 사이의 거리가 설정 거리(예컨대 1 mm) 이상 떨어지도록, 셀폭 렌즈(41)의 관찰 대상측의 초점 거리가 설정되어 있다.
이 구성에 의하면, 관찰 대상(T)이 수직 방향으로 두께가 있다 하더라도, 수동 또는 기계적으로 형광 검출기(10) 전체를 설정 거리(예컨대 1 mm)의 범위에서 광전 변환 소자(9)의 입사면에 대하여 대략 수직 방향(도 1의 z 방향)으로 이동시킬 수 있기 때문에, 관찰 대상(T)의 두께 방향의 형광의 강도 분포를 관찰할 수 있다.
구동부(20)는, 형광 검출기(10) 전체를 수직 방향(도 1의 z 방향)으로 이동시키는 것이다. 즉, 구동부(20)는, 제1 광학계(4), 필터(5), 제2 광학계(6) 및 광전 변환 소자(9)를, 각각의 상대 위치 관계를 유지한 채로, 광전 변환 소자(9)의 입사면에 대하여 대략 수직 방향으로 이동시킨다. 구동부(20)는 예컨대 카메라 포커스용으로 이용되고 있는 액츄에이터이어도 좋고, 보이스 코일 방식이어도 좋고, 피에조 방식이어도 좋고, 인공 근육 방식이어도 좋다.
이 구성에 의하면, 관찰 대상(T)이 수직 방향으로 두께가 있다 하더라도, 구동부(20)에 의해 형광 검출기(10) 전체를 설정 거리(예컨대 1 mm)의 범위에서, 광전 변환 소자(9)의 입사면에 대하여 대략 수직 방향(도 1의 z 방향)으로 이동시키는 것에 의해, 관찰 대상(T)의 두께 방향의 형광의 강도 분포를 관찰할 수 있다.
도 3은, 광전 변환 소자(9)의 특성의 일례를 도시하는 도면이다. 도 3에서 종축은 감도이고, 횡축은 광전 변환 소자(9)에 입사하는 광의 입사각이다. 여기서 광전 변환 소자(9)에 입사하는 광의 입사각은, 입사광과 광전 변환 소자(9)의 법선이 이루는 각도이다. 광전 변환 소자(9)에 입사하는 광의 입사각이 설정 범위 내(여기서는 예컨대 -X1∼X1[deg])이면, 광전 변환 소자(9)의 감도의 규정의 하한 γ(예컨대, 피크의 감도로부터 3 dB 저하한 수준) 이상이 된다. 즉, 광전 변환 소자에 입사하는 광의 각도가 상기 광전 변환 소자의 감도가 규정의 하한 γ 이상이 되는 설정 범위 내에 들어가도록, 제2 광학계(6)의 광학 특성이 설정되어 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 제2 광학계(6)는, 필터(5)를 통과한 광을 광제어하는 복수의 광제어 부재(61)와, 복수의 광제어 부재(61)에 의해 광제어된 광이 입사하고 또한 소정의 시야각에 들어가도록 상기 입사한 광의 진행 각도를 제어하는 복수의 시야각 제어층(62)을 포함한다. 시야각 제어층은 예컨대 마이크로 렌즈이다. 시야각 제어층은 시야각 제어가 가능하면 되며, 마이크로 렌즈에 한정되지 않고, 메타머티리얼 렌즈, 프레넬 렌즈, 도파 구조 또는 핀홀 등이어도 좋다. 복수의 광전 변환 소자(9)는, 시야각 제어층(62)을 통과한 광을 광전 변환한다. 광전 변환 소자(9)에 입사하는 광의 각도가 상기 광전 변환 소자의 감도가 규정의 하한 γ 이상이 되는 설정 범위 내(예컨대 도 3의 -X1∼X1[deg])에 들어가도록, 시야각 제어층(62)의 광학 특성이 설정되어 있다.
이 구성에 의해, 광전 변환 소자(9)는, 광전 변환 소자의 감도가 규정의 하한 이상이 되기 때문에, 고감도로 관찰할 수 있다.
본 실시형태에서는 광제어 부재(61)는 일례로서 셀폭 렌즈이다. 이 구성에 의해, 광제어 부재(61)가 셀폭 렌즈인 것에 의해, 구면 렌즈와 달리 렌즈의 다층화나 반전 미러가 불필요하고, 컴팩트화, 저비용화가 가능해져, 전폭에 걸쳐 균등한 이미지와 광량을 얻을 수 있다.
도 4a는, 광전 변환 소자(9)에 입사하는 광다발의 제1 예이다. 도 4b는, 광전 변환 소자(9)에 입사하는 광다발의 제2 예이다. 광전 변환 소자(9)는, 광을 전자로 변환하는 소자이기 때문에, 광전 변환 소자(9)로 결상시킬 필요는 없고, 광전 변환 소자(9)에 입사하는 광의 각도가 설정 범위 내(예컨대 도 3의 -X1∼X1[deg])에 들어가도록 하면 충분하다. 따라서, 광전 변환 소자(9)에 입사하는 광다발은, 도 4a와 같이 결상하지 않고 광전 변환 소자(9)에 입사하는 광다발 L4이어도 좋고, 도 4b와 같이 한번 1점에 집광하고 나서 넓어져 광전 변환 소자(9)에 입사하는 광다발 L5이어도 좋다.
도 5는, 제1 실시형태에 관한 현미 관찰 장치를 이용한 현미 관찰 시스템의 구성의 일례를 도시하는 블록도이다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 현미 관찰 시스템(S)은, 현미 관찰 장치(100), 광원 컨트롤러(81), 구동부 컨트롤러(82), 필터 컨트롤러(83), 디바이스 컨트롤러(84), 제어 장치(85), 로직 회로(200) 및 제어 장치(85)에 접속된 표시 장치(300)를 구비한다.
광원 컨트롤러(81)는, 광원(1)의 여기 파장과 여기 강도를 조정한다. 구동부 컨트롤러(82)는, 구동부(20)를 제어하는 것에 의해, 초점면을 이동시켜 촬영의 위치를 조정한다. 필터 컨트롤러(83)는, 필터(5)로 투과하는 파장(즉 관찰하고자 하는 형광 파장)을 설정한다. 디바이스 컨트롤러(84)는, 로직 회로(200)를 제어하여, 촬영 조건(게인, 노광, 프레임 레이트 등)을 설정한다. 여기서 로직 회로(200)는, 신호 처리 회로이며, 그 상세한 설명은 도 6에서 후술한다.
제어 장치(85)는, 광원 컨트롤러(81), 구동부 컨트롤러(82), 필터 컨트롤러(83) 및 디바이스 컨트롤러(84)를 제어한다. 제어 장치(85)는 예컨대, 퍼스널 컴퓨터(PC) 또는 마이크로 컴퓨터이다. 상기, 광원 컨트롤러(81)∼디바이스 컨트롤러(84)의 조작 자체는 순서 부동으로 행할 수 있고, 이러한 설정을 바꾸는 것에 의해 원하는 형광 관찰을 행할 수 있다.
도 6은, 제1 실시형태에 관한 로직 회로의 구성의 일례를 도시하는 블록도이다. 로직 회로(200)는, 현미 관찰 장치(100)의 광전 변환 소자(9)에 의한 광전 변환에 의해 얻어진 전압 신호(raw data)에 대하여 색보정(화이트 밸런스, 컬러 매트릭스), 노이즈 보정(노이즈 리덕션, 손상 보정), 화질 보정(엣지 강조, 감마 보정) 등 소정의 신호 처리를 하고, 신호 처리된 전압 신호를 화상 신호로서 제어 장치(85)에 출력한다. 제어 장치(85)는, 이 화상 신호를 표시 장치(300)에 출력한다. 이것에 의해, 조작자는 신호 처리후의 화상을 관찰할 수 있다. 로직 회로(200)의 일부 또는 전부의 기능이 제어 장치(85)로 실행되어도 좋다.
본 실시형태에서는, 현미 관찰 장치(100)에 결상용 혹은 확대 축소용의 렌즈계가 포함되지 않기 때문에, 로직 회로(200)에는, 이러한 렌즈 수차의 보정이나 셰이딩 보정하기 위한 보정 회로는 없어도 좋다.
이러한 로직 회로(200)는, 예컨대 반도체 기판(8)에서, 광전 변환 소자(9)(구체적으로는 포토 다이오드)가 형성된 영역의 주위에 형성함으로써 형광 검출기(10)에 내장시켜도 좋고, 형광 검출기(10)와는 별도 기판에 설치되어, 형광 검출기(10)와는 별도 부품이어도 좋다.
또한, 표시 장치(300)는 로직 회로(200)로부터 출력되는 화상 신호에 기초하여 관찰 대상(T)의 화상을 형성하여 표시한다. 표시 장치(300)는 투명 부재(3)의 위에 배치된 관찰 대상(T) 전체를 한번에 실시간 표시할 수 있다.
이상, 제1 실시형태에 관한 현미 관찰 장치(100)는, 관찰 대상에 여기광을 조사하여 상기 관찰 대상으로부터 생기는 형광을 관찰한다. 이 현미 관찰 장치(100)는, 관찰 대상에 여기광을 조사하는 광원(1)과, 여기광을 조사함으로써 관찰 대상으로부터 생기는 형광과 일부의 여기광을 포함하는 복수의 광을 광제어하는 제1 광학계(4)와, 제1 광학계(4)에 의해 광제어된 복수의 광 중, 여기광의 파장대역의 광의 강도를 저감하는 필터(5)와, 필터(5)를 통과한 후의 복수의 광을 전기로 변환하는 복수의 광전 변환 소자(9)를 구비한다. 필터(5)에 대한 형광의 입사각이 입사 각도의 허용 범위에 들어가도록, 제1 광학계(4)의 광학 특성이 설정되어 있다.
이 구성에 의하면, 필터(5)가, 제1 광학계(4)에 의해 광제어된 광 중, 여기광을 저감시켜 형광을 투과시킬 수 있다. 또한, 광전 변환 소자(9)로 광을 전기로 변환하기 때문에, 종래의 광학 현미경과 같이 시야와 배율의 트레이드오프라는 관계가 존재하지 않고, 복수의 광전 변환 소자(9)를 치밀하게 배치하면 넓은 시야를 고배율로 관찰할 수 있다. 이 때문에, 여기광이 조사된 관찰 대상으로부터의 형광을 이용하여, 관찰 대상 전체를 간편하게 관찰할 수 있다. 또한, 본 실시형태의 구성으로, 형광 관찰뿐만 아니라 투과광 관찰도 할 수 있다.
<제2 실시형태>
계속해서, 제2 실시형태에 관해 설명한다. 제2 실시형태에 관한 현미 관찰 장치는, 제1 실시형태에 관한 현미 관찰 장치와는 형광 검출기의 구성이 상이하다.
도 7은, 제2 실시형태에 관한 현미 관찰 장치의 형광 검출기(10b)의 개략 단면도이다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 제1 실시형태에 관한 현미 관찰 장치의 형광 검출기(10)에 비교하여, 제2 실시형태에 관한 현미 관찰 장치의 형광 검출기(10b)는, 제1 광학계(4)가 제1 광학계(4b)로 변경되고, 제2 광학계(6)가 제2 광학계(6b)로 변경되었다.
제1 광학계(4b), 복수의 렌즈(42)와, 복수의 렌즈(43)를 갖는다. 렌즈(42)는, 관찰 대상(T)으로부터 생기는 형광과 일부의 상기 여기광을 포함하는 광을 광제어한다. 본 실시형태에서는 광제어는 일례로서 광의 진행 각도의 제어이다. 렌즈(42)는, 광의 진행 각도를 제어하여 광을 넓힌다. 렌즈(43)는, 렌즈(42)에 의해 넓어진 광을, 진행 각도를 다시 제어하여 광을 좁힌다. 필터(5)에 대한 형광의 입사각이 입사 각도의 허용 범위에 들어가도록, 렌즈(43)의 광학 특성이 설정되어 있다. 이것에 의해, 필터(5)가, 렌즈(43)에 의해 진행 각도가 제어된 광 중, 여기광을 저감시켜 형광을 투과시킬 수 있다. 또한, 상기와 같이, 렌즈(43)에 의해 광의 진행 각도를 제어하는 것에 의해, 관찰 대상 중 대상으로 하는 초점 심도 범위의 형광의 입사각이 입사 각도의 허용 범위에 들어가도록 하여, 관찰 대상 중 대상으로 하는 초점 심도 범위 이외의 형광의 입사각이 입사 각도의 허용 범위에 들어가지 않도록 할 수 있다. 이것에 의해, 필터(5)는, 관찰 대상 중 대상으로 하는 초점 심도 범위의 형광만을 통과시키기 때문에, 관찰 대상 중 대상으로 하는 초점 심도 범위의 형광을 관찰할 수 있다.
여기서는 렌즈(43)에 의해 광의 진행 각도를 제어시키는 예에 관해 설명했지만, 광학 구성은 이것에 한정되지 않고, 제1 광학계(4)는 다른 광학 구성에 의해, 필터(5)로 향할수록 광이 좁아지도록 광의 진행 각도를 제어해도 좋다. 이 경우, 제1 광학계(4)는, 관찰 대상 중 대상으로 하는 초점 심도 범위의 형광의 입사각이 입사 각도의 허용 범위에 들어가고, 또한 관찰 대상 중 대상으로 하는 초점 심도 범위 이외의 형광의 입사각이 입사 각도의 허용 범위에 들어가지 않도록 광학 특성이 설정되어 있다. 이것에 의해, 관찰 대상 중 대상으로 하는 초점 심도 범위의 형광만을 관찰할 수 있다.
제2 광학계(6b)는, 복수의 렌즈(63)와, 복수의 렌즈(64)와, 복수의 시야각 제어층(62)을 갖는다. 렌즈(63)는, 필터(5)를 통과한 후의 광의 진행 각도를 좁히는 방향으로 제어한다. 렌즈(64)는, 렌즈(63)에 의해 넓어진 광의 진행 각도를 좁히는 방향으로 제어한다. 시야각 제어층(62)은, 소정의 시야각에 들어가도록 렌즈(64)를 통과하여 입사한 광의 진행 각도를 제어한다. 여기서 제1 실시형태와 마찬가지로, 광전 변환 소자(9)에 입사하는 광의 각도가 설정 범위 내에 들어가도록, 시야각 제어층(62)의 광학 특성이 설정되어 있다. 이 구성에 의하면, 광전 변환 소자(9)는, 광전 변환 소자의 감도가 규정의 하한 이상이 되기 때문에, 고감도로 관찰할 수 있다.
<제2 실시형태의 변형예>
상기 제2 실시형태에서는, 각 렌즈에 의해 광의 진행 각도를 좁히는 방향으로 제어하는 예에 관해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 도 8에 도시하는 바와 같이, 각 렌즈에 의해 도광되는 구성으로 해도 좋다. 도 8은, 제2 실시형태의 변형예에 관한 현미 관찰 장치의 형광 검출기(10b2)의 개략 단면도이다. 형광 검출기(10b2)는, 도 7의 제2 실시형태의 형광 검출기(10b)와 비교하여, 제1 광학계(4b)가 제1 광학계(4b2)로 변경되고, 제2 광학계(6b)가 제2 광학계(6b2)로 변경되었다.
제1 광학계(4b)는, 렌즈(42b), 렌즈(421), 렌즈(43b)를 갖는다. 렌즈(42)는, 관찰 대상(T)으로부터 생기는 형광과 일부의 상기 여기광을 포함하는 광을 렌즈(421)로 도광한다. 렌즈(421)는, 렌즈(42)를 통과하여 입사한 광을 평행광으로서 통과시킨다. 렌즈(43b)는, 렌즈(421)를 통과하여 입사한 광을 평행하게 통과시킨다. 이것에 의해, 필터(5)에 들어가는 광이 필터(5)에 대하여 수직이 되므로, 투과대가 단파장측으로 이동하는 일은 없기 때문에, 필터(5)는, 입사된 광 중, 여기광을 저감시켜 형광을 투과시킬 수 있다.
제2 광학계(6b2)는, 렌즈(63b), 렌즈(631), 렌즈(64), 시야각 제어층(62)을 갖는다. 렌즈(63b)는, 필터(5)를 통과한 광을 렌즈(631)로 도광한다. 렌즈(631)는, 렌즈(63)를 통과하여 입사한 광을 평행광으로서 통과시킨다. 렌즈(64b)는, 렌즈(631)를 통과하여 입사한 광을 시야각 제어층(62)으로 도광한다. 또한 시야각 제어층(62)은 렌즈(631)를 통과하여 입사한 광을 조절한다. 여기서 제1 및 제2 실시형태와 마찬가지로, 광전 변환 소자(9)에 입사하는 광의 각도가 설정 범위 내에 들어가도록, 시야각 제어층(62)의 광학 특성이 설정되어 있다. 이 구성에 의하면, 광전 변환 소자(9)는, 광전 변환 소자의 감도가 규정의 하한 이상이 되기 때문에, 고감도로 관찰할 수 있다.
<제3 실시형태>
계속해서, 제3 실시형태에 관해 설명한다. 제3 실시형태에 관한 현미 관찰 장치는, 제1 실시형태에 관한 현미 관찰 장치와는 제1 광학계의 구성이 상이하다.
도 9는, 제3 실시형태에 관한 현미 관찰 장치의 제1 광학계(4c)의 개략 단면도이다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 제1 광학계(4c)는, 평탄층(45)과, 평탄층(45)의 위에 설치된 복수의 렌즈(44)와, 평탄층(47)과, 평탄층(47)의 위에 설치된 복수의 도파관(46)과, 평탄층(47)의 하면에 설치된 복수의 렌즈(48)를 갖는다. 여기서 도파관(46)은 층내 렌즈라고도 한다.
렌즈(44)는, 관찰 대상(T)으로부터 생기는 형광과 일부의 상기 여기광을 포함하는 광의 진행 각도를 좁히는 방향으로 제어한다.
도파관(46)은, 렌즈(44) 및 평탄층(45)을 통과한 광을 도파한다.
렌즈(48)는, 도파관(46) 및 평탄층(47)을 통과한 광의 진행 각도를 좁히는 방향으로 제어한다. 이것에 의해, 렌즈(48)를 통과한 광은 필터(5)에 입사한다. 필터(5)에 대한 형광의 입사각이 입사 각도의 허용 범위에 들어가도록, 렌즈(48)의 광학 특성이 설정되어 있다. 이것에 의해, 필터(5)가, 렌즈(48)에 의해 진행 각도를 좁히는 방향으로 제어된 광 중, 여기광을 저감시켜 형광을 투과시킬 수 있다.
<제4 실시형태>
계속해서, 제4 실시형태에 관해 설명한다. 제3 실시형태에 관한 현미 관찰 장치는, 제1 실시형태에 관한 현미 관찰 장치와는 제1 광학계의 구성이 상이하다.
도 10은, 제4 실시형태에 관한 현미 관찰 장치의 제1 광학계(4d)의 개략 단면도이다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 제1 광학계(4d)는, 평탄층(50)과, 평탄층(50)의 위에 설치된 복수의 렌즈(49)와, 평탄층(52)과, 평탄층(52)의 위에 설치된 복수의 도파관(51)과, 평탄층(54)과, 평탄층(54)의 위에 설치된 복수의 렌즈(53)를 갖는다. 여기서 도파관(51)은 층내 렌즈라고도 한다.
렌즈(49)는, 관찰 대상(T)으로부터 생기는 형광과 일부의 상기 여기광을 포함하는 광의 진행 각도를 좁히는 방향으로 제어한다. 도파관(51)은, 렌즈(49) 및 평탄층(50)을 통과한 광을 도파한다. 렌즈(53)는, 도파관(51) 및 평탄층(52)을 통과한 광의 진행 각도를 좁히는 방향으로 제어한다. 이것에 의해, 렌즈(53)를 통과한 광은, 평탄층(54)을 통과하여 필터(5)에 입사한다. 필터(5)에 대한 형광의 입사각이 입사 각도의 허용 범위에 들어가도록, 렌즈(53)의 광학 특성이 설정되어 있다. 이것에 의해, 필터(5)가, 렌즈(53)에 의한 진행 각도를 좁히는 방향으로 제어된 광 중, 여기광을 저감시켜 형광을 투과시킬 수 있다.
<제4 실시형태의 변형예>
상기 제4 실시형태에서는, 각 렌즈에 의해 광의 진행 각도를 좁히는 방향으로 제어되는 예에 관해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 도 11에 도시하는 바와 같이, 각 렌즈에 의해 도광되는 구성으로 해도 좋다. 도 11은, 제4 실시형태의 변형예에 관한 현미 관찰 장치의 제1 광학계(4d2)의 개략 단면도이다. 제1 광학계(4d2)는, 도 10의 제4 실시형태의 제1 광학계(4d)와 비교하여, 렌즈(49)가 렌즈(49b)로, 렌즈(53)가 렌즈(53b)로 변경되었다.
렌즈(49b)는, 관찰 대상(T)으로부터 생기는 형광과 일부의 상기 여기광을 포함하는 광을 도광한다. 도파관(51)은, 렌즈(49)에 의해 도광되고 또한 평탄층(50)을 통과한 광을 도파한다. 렌즈(53b)는, 도파관(51) 및 평탄층(52)을 통과한 광을 도광한다. 렌즈(53)에 의해 도광된 광은, 평탄층(54)을 통과하여 필터(5)에 입사한다. 필터(5)에 대한 형광의 입사각이 입사 각도의 허용 범위에 들어가도록, 렌즈(53b)의 광학 특성이 설정되어 있다. 이것에 의해, 필터(5)가, 렌즈(53b)에 의해 도광된 광 중, 여기광을 저감시켜 형광을 투과시킬 수 있다.
<제5 실시형태>
계속해서, 제5 실시형태에 관해 설명한다. 제5 실시형태에 관한 현미 관찰 장치는, 제1 실시형태에 관한 현미 관찰 장치와는 제1 광학계의 구성이 상이하다.
도 12는, 제5 실시형태에 관한 현미 관찰 장치의 제1 광학계(4e)의 개략 단면도이다. 도 12에 도시하는 바와 같이, 제1 광학계(4e)는, 평탄층(56)과, 평탄층(56)의 위에 설치된 복수의 렌즈(55)와, 평탄층(58)과, 평탄층(58)의 위에 설치된 복수의 렌즈(57)와, 평탄층(70)과, 평탄층(70)의 위에 설치된 복수의 렌즈(59)와, 평탄층(72)과, 평탄층(72)의 위에 설치된 복수의 렌즈(71)를 갖는다.
렌즈(55)는, 관찰 대상(T)으로부터 생기는 형광과 일부의 상기 여기광을 포함하는 광의 진행 각도를 좁히는 방향으로 제어한다. 렌즈(57)는, 렌즈(55) 및 평탄층(56)을 통과한 광의 진행 각도를 좁히는 방향으로 제어한다. 렌즈(59)는, 렌즈(57) 및 평탄층(58)을 통과한 광의 진행 각도를 좁히는 방향으로 제어한다. 렌즈(71)는, 렌즈(59) 및 평탄층(70)을 통과한 광의 진행 각도를 좁히는 방향으로 제어한다. 이것에 의해, 렌즈(71) 및 평탄층(72)을 통과하여 필터(5)에 입사한다. 필터(5)에 대한 형광의 입사각이 입사 각도의 허용 범위에 들어가도록, 렌즈(71)의 광학 특성이 설정되어 있다. 이것에 의해, 필터(5)가, 렌즈(71)에 의해 진행 각도를 좁히는 방향으로 제어된 광 중, 여기광을 저감시켜 형광을 투과시킬 수 있다.
<제5 실시형태의 변형예>
상기 제5 실시형태에서는, 각 렌즈에 의해 광의 진행 각도를 좁히는 방향으로 제어되는 예에 관해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 도 13에 도시하는 바와 같이, 각 렌즈에 의해 도광되는 구성으로 해도 좋다. 도 13은, 제5 실시형태의 변형예에 관한 현미 관찰 장치의 제1 광학계(4e2)의 개략 단면도이다. 제1 광학계(4e2)는, 도 12의 제5 실시형태의 제1 광학계(4e)와 비교하여, 렌즈(55)가 렌즈(55b)로, 렌즈(57)가 렌즈(57b)로, 렌즈(59)가 렌즈(59b)로, 렌즈(71)가 렌즈(71b)로 변경되었다.
렌즈(55b)는, 관찰 대상(T)으로부터 생기는 형광과 일부의 상기 여기광을 포함하는 광을 도광한다.
렌즈(57b)는, 렌즈(55b)에 의해 도광되고, 평탄층(56)을 통과한 광을 도광한다.
렌즈(59b)는, 렌즈(57b)에 의해 도광되고, 평탄층(58)을 통과한 광을 도광한다.
렌즈(71b)는, 렌즈(59b)에 의해 도광되고, 평탄층(70)을 통과한 광을 도광한다.
렌즈(71b)에 의해 도광된 광은, 평탄층(72)을 통과하여 필터(5)에 입사한다. 필터(5)에 대한 형광의 입사각이 입사 각도의 허용 범위에 들어가도록, 렌즈(71b)의 광학 특성이 설정되어 있다. 이것에 의해, 필터(5)가, 렌즈(71b)에 의해 도광된 광 중, 여기광을 저감시켜 형광을 투과시킬 수 있다.
<변형예>
각 실시형태에서는 필터(5)는 일례로서 광학 특성에 입사 각도 의존성이 있는 것으로 설명했지만, 이것에 한정된 것은 아니며, 광학 특성에 입사 각도 의존성이 없는 것이어도 좋고, 예컨대 필터 유리이어도 좋다. 필터 유리는, 광학 특성에 입사각 의존성이 없지만, 그 반면, 패스/컷트의 상승(혹은 하강)이 완만한, 특별히 뛰어난 장점이 있다.
필터가 광학 특성에 입사 각도 의존성이 없는 경우에 있어서, 관찰 대상(T)의 두께 방향의 형광 분포를 관찰할 때에는, 제1 광학계의 관찰 대상측의 단부와 관찰 대상 사이의 거리가 설정 거리 이상 떨어지도록, 제1 광학계의 상기 관찰 대상측의 초점 거리가 설정되어 있는 제1 광학계가 필요하다. 이것에 의해, 관찰 대상(T)의 두께 방향의 형광 분포를 관찰할 수 있다.
한편, 필터가 광학 특성에 입사각 의존성이 없는 경우에 있어서, 관찰 대상(T)의 두께 방향의 형광 분포를 관찰하지 않을 때에는, 제1 광학계는 없어도 좋다. 즉, 형광 검출기는, 광원으로부터 여기광을 조사함으로써 관찰 대상(T)으로부터 생기는 형광과 일부의 여기광을 포함하는 광 중, 여기광의 파장대역의 광의 강도를 저감하는 필터와, 필터를 통과한 후의 복수의 광을 광제어하는 제2 광학계와, 제2 광학계에 의해 광제어된 복수의 광을 전기로 변환하는 복수의 광전 변환 소자를 적어도 구비하고, 광전 변환 소자에 입사하는 광의 각도가 설정 범위 내에 들어가도록, 제2 광학계의 광학 특성이 설정되어 있어도 좋다.
이 구성에 의하면, 필터가 여기광을 저감시켜 형광을 투과시킬 수 있고, 광전 변환 소자의 감도가 규정의 하한 이상이 되기 때문에, 고감도로 관찰할 수 있다. 또한, 광전 변환 소자로 제2 광학계에 의해 광제어된 광을 전기로 변환하기 때문에, 종래의 광학 현미경과 같이 시야와 배율의 트레이드오프라는 관계가 존재하지 않고, 복수의 광전 변환 소자를 치밀하게 배치하면 넓은 시야를 고배율로 관찰할 수 있다. 이 때문에, 여기광이 조사된 관찰 대상으로부터의 형광을 이용하여, 관찰 대상 전체를 간편하게 고감도로 관찰할 수 있다.
배치 부재(2)의 바닥의 적어도 일부가 투명 부재(예컨대, 보틀, 프레파라트, 유로 등)로 구성되어 있는 경우, 투명 부재(3)는 없어도 좋다.
이상, 본 발명은 상기 실시형태 그대로에 한정되는 것은 아니며, 실시 단계에서는 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소를 변형하여 구체화할 수 있다. 또한, 상기 실시형태에 개시되어 있는 복수의 구성 요소의 적절한 조합에 의해 여러가지 발명을 형성할 수 있다. 예컨대, 실시형태에 제시된 모든 구성 요소로부터 몇가지 구성 요소를 삭제해도 좋다. 또한, 상이한 실시형태에 걸쳐 있는 구성 요소를 적절하게 조합해도 좋다.
1 : 광원
2 : 배치 부재
3 : 투명 부재
4, 4b, 4c, 4d, 4e : 제1 광학계
41 : 셀폭 렌즈
42, 42b, 421, 43, 44 : 렌즈
45 : 평탄층
46 : 도파관
47 : 평탄층
48 : 렌즈
49, 49b : 렌즈
5 : 필터
50 : 평탄층
51 : 도파관
52 : 평탄층
53, 53b : 렌즈
54 : 평탄층
55, 55b : 렌즈
56 : 평탄층
57, 57b : 렌즈
58 : 평탄층
59, 59b : 렌즈
6, 6b : 제2 광학계
61 : 광제어 부재
62 : 시야각 제어층
63, 63b, 631, 64, 64b : 렌즈
7 : 중간층
71, 71b : 렌즈
72 : 평탄층
8 : 반도체 기판
9 : 광전 변환 소자
10, 10b : 형광 검출기
20 : 구동부
46 : 도파관
100 : 현미 관찰 장치
200 : 로직 회로
300 : 표시 장치
S : 현미 관찰 시스템
2 : 배치 부재
3 : 투명 부재
4, 4b, 4c, 4d, 4e : 제1 광학계
41 : 셀폭 렌즈
42, 42b, 421, 43, 44 : 렌즈
45 : 평탄층
46 : 도파관
47 : 평탄층
48 : 렌즈
49, 49b : 렌즈
5 : 필터
50 : 평탄층
51 : 도파관
52 : 평탄층
53, 53b : 렌즈
54 : 평탄층
55, 55b : 렌즈
56 : 평탄층
57, 57b : 렌즈
58 : 평탄층
59, 59b : 렌즈
6, 6b : 제2 광학계
61 : 광제어 부재
62 : 시야각 제어층
63, 63b, 631, 64, 64b : 렌즈
7 : 중간층
71, 71b : 렌즈
72 : 평탄층
8 : 반도체 기판
9 : 광전 변환 소자
10, 10b : 형광 검출기
20 : 구동부
46 : 도파관
100 : 현미 관찰 장치
200 : 로직 회로
300 : 표시 장치
S : 현미 관찰 시스템
Claims (13)
- 관찰 대상에 여기광을 조사하여 상기 관찰 대상으로부터 생기는 형광을 관찰하는 현미 관찰 장치(顯微觀察裝置)로서,
상기 관찰 대상에 여기광을 조사하는 광원과,
상기 여기광을 조사함으로써 상기 관찰 대상으로부터 생기는 형광과 일부의 상기 여기광을 포함하는 복수의 광을 광제어하는 제1 광학계와,
상기 제1 광학계에 의해 광제어된 복수의 광 중, 상기 여기광의 파장대역의 광의 강도를 저감하는 필터와,
상기 필터를 통과한 복수의 광을 전기로 변환하는 복수의 광전 변환 소자
를 구비하는 현미 관찰 장치. - 제1항에 있어서,
상기 필터는 광학 특성에 입사 각도 의존성을 가지며,
상기 필터에 대한 입사광의 입사각이, 적어도 여기광의 투과율이 규정의 상한 이하가 되는 입사 각도의 허용 범위에 들어가도록, 상기 제1 광학계의 광학 특성이 설정되어 있는 것인 현미 관찰 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 광학계는, 상기 제1 광학계의 상기 관찰 대상측의 단부와 상기 관찰 대상 사이의 거리가 설정 거리 이상 떨어지도록, 상기 제1 광학계의 상기 관찰 대상측의 초점 거리가 설정되어 있는 것인 현미 관찰 장치. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 광학계, 상기 필터 및 상기 광전 변환 소자를, 각각의 상대 위치 관계를 유지한 채로, 상기 광전 변환 소자의 입사면에 대하여 대략 수직 방향으로 이동시키는 구동부
를 더 구비하는 현미 관찰 장치. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터를 통과한 후의 복수의 광을 광제어하는 제2 광학계
를 더 구비하고,
상기 복수의 광전 변환 소자는, 상기 제2 광학계에 의해 광제어된 복수의 광을 전기로 변환하고,
상기 광전 변환 소자에 입사하는 광의 각도가, 상기 광전 변환 소자의 감도가 규정의 하한 이상이 되는 설정 범위 내에 들어가도록, 상기 제2 광학계의 광학 특성이 설정되어 있는 것인 현미 관찰 장치. - 제5항에 있어서,
상기 제2 광학계는, 상기 필터를 통과한 광을 광제어하는 복수의 광제어 부재와, 상기 복수의 광제어 부재에 의해 광제어된 광이 입사하고 또한 상기 입사한 광을 광제어하는 복수의 시야각 제어층을 포함하고,
상기 광전 변환 소자는, 상기 시야각 제어층에 의해 광제어된 광을 광전 변환하고,
상기 광전 변환 소자에 입사하는 광의 각도가 상기 설정 범위 내에 들어가도록, 상기 시야각 제어층의 광학 특성이 설정되어 있는 것인 현미 관찰 장치. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터는, 전기적으로 또는 기계적으로 투과, 흡수, 반사 중 적어도 하나의 파장 특성이 제어 가능한 것인 현미 관찰 장치. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 광학계는, 상기 필터로 향할수록 광이 좁아지도록 광의 진행 각도를 제어하고,
상기 제1 광학계는, 관찰 대상 중 대상으로 하는 초점 심도 범위의 형광의 입사각이 입사 각도의 허용 범위에 들어가도록, 그리고 또한 관찰 대상 중 대상으로 하는 초점 심도 범위 이외의 형광의 입사각이 입사 각도의 허용 범위에 들어가지 않도록 광학 특성이 설정되어 있는 것인 현미 관찰 장치. - 관찰 대상에 여기광을 조사하여 상기 관찰 대상으로부터 생기는 형광을 관찰하는 현미 관찰 장치에 이용되는 형광 검출기로서,
상기 여기광을 조사하여 상기 관찰 대상으로부터 생기는 형광과 일부의 상기 여기광을 포함하는 복수의 광을 광제어하는 제1 광학계와,
상기 제1 광학계에 의해 광제어된 복수의 광 중, 상기 여기광의 파장대역의 광의 강도를 저감하는 필터와,
상기 필터를 통과한 복수의 광을 전기로 변환하는 복수의 광전 변환 소자
를 구비하는 형광 검출기. - 관찰 대상에 여기광을 조사하여 상기 관찰 대상으로부터 생기는 형광을 관찰하는 현미 관찰 방법으로서,
광원으로부터 여기광을 상기 관찰 대상에 조사하는 것과,
제1 광학계가, 상기 여기광을 조사하여 상기 관찰 대상으로부터 생기는 형광과 일부의 상기 여기광을 포함하는 복수의 광을 광제어하는 것과,
필터가, 상기 제1 광학계에 의해 광제어된 복수의 광 중, 상기 여기광의 파장대역의 광의 강도를 저감하는 것과,
복수의 광전 변환 소자가, 상기 필터를 통과한 복수의 광을 전기로 변환하는 것
을 포함하는 현미 관찰 방법. - 관찰 대상에 여기광을 조사하여 상기 관찰 대상으로부터 생기는 형광을 관찰하는 현미 관찰 장치로서,
상기 관찰 대상에 여기광을 조사하는 광원과,
상기 여기광을 조사함으로써 상기 관찰 대상으로부터 생기는 형광과 일부의 상기 여기광을 포함하는 광 중, 상기 여기광의 파장대역의 광의 강도를 저감하는 필터와,
상기 필터를 통과한 후의 복수의 광을 광제어하는 제2 광학계와,
상기 제2 광학계에 의해 광제어된 복수의 광을 전기로 변환하는 복수의 광전 변환 소자
를 포함하고,
상기 광전 변환 소자에 입사하는 광의 각도가, 상기 광전 변환 소자의 감도가 규정의 하한 이상이 되는 설정 범위 내에 들어가도록, 상기 제2 광학계의 광학 특성이 설정되어 있는 것인 현미 관찰 장치. - 관찰 대상에 여기광을 조사하여 상기 관찰 대상으로부터 생기는 형광을 관찰하는 현미 관찰 장치에 이용되는 형광 검출기로서,
광원으로부터 여기광을 조사함으로써 상기 관찰 대상으로부터 생기는 형광과 일부의 상기 여기광을 포함하는 광 중, 상기 여기광의 파장대역의 광의 강도를 저감하는 필터와,
상기 필터를 통과한 후의 복수의 광을 광제어하는 제2 광학계와,
상기 제2 광학계에 의해 광제어된 복수의 광을 전기로 변환하는 복수의 광전 변환 소자
를 포함하고,
상기 광전 변환 소자에 입사하는 광의 각도가, 상기 광전 변환 소자의 감도가 규정의 하한 이상이 되는 설정 범위 내에 들어가도록, 상기 제2 광학계의 광학 특성이 설정되어 있는 것인 형광 검출기. - 관찰 대상에 여기광을 조사하여 상기 관찰 대상으로부터 생기는 형광을 관찰하는 현미 관찰 방법으로서,
광원으로부터 여기광을 상기 관찰 대상에 조사하는 것과,
필터가, 광원으로부터 여기광을 조사함으로써 상기 관찰 대상으로부터 생기는 형광과 일부의 상기 여기광을 포함하는 광 중, 상기 여기광의 파장대역의 광의 강도를 저감하는 것과,
제2 광학계가, 상기 필터를 통과한 후의 복수의 광을 광제어하는 것과,
복수의 광전 변환 소자가, 상기 제2 광학계에 의해 광제어된 복수의 광을 전기로 변환하는 것
을 포함하며,
상기 광전 변환 소자에 입사하는 광의 각도가, 상기 광전 변환 소자의 감도가 규정의 하한 이상이 되는 설정 범위 내에 들어가도록, 상기 제2 광학계의 광학 특성이 설정되어 있는 것인 현미 관찰 방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JPJP-P-2018-128249 | 2018-07-05 | ||
| JP2018128249A JP7098146B2 (ja) | 2018-07-05 | 2018-07-05 | 顕微観察装置、蛍光検出器及び顕微観察方法 |
| PCT/JP2019/026698 WO2020009197A1 (ja) | 2018-07-05 | 2019-07-04 | 顕微観察装置、蛍光検出器及び顕微観察方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210027468A true KR20210027468A (ko) | 2021-03-10 |
Family
ID=69059307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020217003502A KR20210027468A (ko) | 2018-07-05 | 2019-07-04 | 현미 관찰 장치, 형광 검출기 및 현미 관찰 방법 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20210156803A1 (ko) |
| JP (2) | JP7098146B2 (ko) |
| KR (1) | KR20210027468A (ko) |
| WO (1) | WO2020009197A1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20240151586A1 (en) * | 2021-03-01 | 2024-05-09 | 3M Innovative Properties Company | Optical stack, optical device and optical construction |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018042283A (ja) | 2017-12-01 | 2018-03-15 | 株式会社東芝 | 顕微撮影装置を用いた観察方法 |
Family Cites Families (39)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5206699A (en) * | 1988-05-06 | 1993-04-27 | Gersan Establishment | Sensing a narrow frequency band of radiation and gemstones |
| US5315418A (en) * | 1992-06-17 | 1994-05-24 | Xerox Corporation | Two path liquid crystal light valve color display with light coupling lens array disposed along the red-green light path |
| US5298741A (en) * | 1993-01-13 | 1994-03-29 | Trustees Of Tufts College | Thin film fiber optic sensor array and apparatus for concurrent viewing and chemical sensing of a sample |
| JPH0749417A (ja) * | 1993-08-06 | 1995-02-21 | Fujitsu Ltd | 干渉フィルタアセンブリ |
| US5943129A (en) * | 1997-08-07 | 1999-08-24 | Cambridge Research & Instrumentation Inc. | Fluorescence imaging system |
| US5834203A (en) * | 1997-08-25 | 1998-11-10 | Applied Spectral Imaging | Method for classification of pixels into groups according to their spectra using a plurality of wide band filters and hardwire therefore |
| US6252664B1 (en) * | 1999-10-15 | 2001-06-26 | Biocrystal Ltd. | Fluorescence filter cube for fluorescence detection and imaging |
| US7538939B2 (en) | 2002-10-31 | 2009-05-26 | Leica Microsystems (Schweiz) Ag | Stereomicroscope or additional element for a stereomicroscope |
| US20050074784A1 (en) * | 2003-10-07 | 2005-04-07 | Tuan Vo-Dinh | Integrated biochip with continuous sampling and processing (CSP) system |
| US7295316B2 (en) * | 2004-01-14 | 2007-11-13 | Applera Corporation | Fluorescent detector with automatic changing filters |
| US7291824B2 (en) * | 2005-12-22 | 2007-11-06 | Palo Alto Research Center Incorporated | Photosensing throughout energy range and in subranges |
| JP2006195390A (ja) | 2005-01-17 | 2006-07-27 | Olympus Corp | レーザ走査型蛍光顕微鏡および検出光学系ユニット |
| WO2006088109A1 (ja) | 2005-02-21 | 2006-08-24 | Olympus Corporation | 微弱光標本撮像ユニットおよび微弱光標本撮像装置 |
| JP5006215B2 (ja) * | 2006-02-07 | 2012-08-22 | 古河電気工業株式会社 | 光検出装置及び測定対象読取装置 |
| CA2640441C (en) | 2006-02-15 | 2015-11-24 | Ahmed Bouzid | Fluorescence filtering system and method for molecular imaging |
| US7651869B2 (en) * | 2006-03-14 | 2010-01-26 | Research International, Inc. | Optical assay apparatus and methods |
| WO2008020899A2 (en) | 2006-04-17 | 2008-02-21 | Cdm Optics, Inc. | Arrayed imaging systems and associated methods |
| US7763856B2 (en) * | 2008-01-31 | 2010-07-27 | Palo Alto Research Center Incorporated | Producing time variation in emanating light |
| JP5072688B2 (ja) * | 2008-04-02 | 2012-11-14 | キヤノン株式会社 | 走査型撮像装置 |
| US8977086B2 (en) * | 2009-02-12 | 2015-03-10 | Governors Of The University Of Alberta | Tapered waveguide coupler and spectrometer |
| JP5440110B2 (ja) * | 2009-03-30 | 2014-03-12 | 株式会社リコー | 分光特性取得装置、分光特性取得方法、画像評価装置、及び画像形成装置 |
| US8421903B2 (en) * | 2010-05-10 | 2013-04-16 | Abbott Laboratories | Staggered contact image sensor imaging system |
| US8681247B1 (en) * | 2010-05-12 | 2014-03-25 | Li-Cor, Inc. | Field flattening correction method for fluorescence imaging system |
| US8436321B2 (en) * | 2010-05-21 | 2013-05-07 | Li-Cor, Inc. | Optical background suppression systems and methods for fluorescence imaging |
| JP2012150253A (ja) | 2011-01-19 | 2012-08-09 | Nikon Corp | 蛍光顕微鏡および光学フィルタ |
| US9134241B2 (en) * | 2011-04-11 | 2015-09-15 | Li-Cor, Inc. | Differential scan imaging systems and methods |
| JP2014095594A (ja) | 2012-11-08 | 2014-05-22 | Yokogawa Electric Corp | 分光装置および分光用光源 |
| US9581550B2 (en) * | 2013-05-31 | 2017-02-28 | Pacific Biosciences Of California | Analytical devices having compact lens train arrays |
| US9683938B2 (en) * | 2013-07-31 | 2017-06-20 | The Regents Of The University Of California | Fluorescent imaging using a flatbed scanner |
| JP6425456B2 (ja) | 2014-08-25 | 2018-11-21 | オリンパス株式会社 | 顕微鏡装置 |
| JP6319448B2 (ja) * | 2014-09-08 | 2018-05-09 | 株式会社島津製作所 | イメージング装置 |
| WO2016210340A1 (en) * | 2015-06-26 | 2016-12-29 | Li-Cor, Inc. | Fluorescence biopsy specimen imager and methods |
| JP6407811B2 (ja) * | 2015-07-08 | 2018-10-17 | 富士フイルム株式会社 | 撮像装置および方法 |
| US10489964B2 (en) * | 2016-04-21 | 2019-11-26 | Li-Cor, Inc. | Multimodality multi-axis 3-D imaging with X-ray |
| EP3616158A1 (en) * | 2017-04-25 | 2020-03-04 | Li-Cor, Inc. | Top-down and rotational side view biopsy specimen imager and methods |
| GB2563435A (en) * | 2017-06-16 | 2018-12-19 | The Univ Court Of The Univ Of St Andrews | Three-photon light sheet imaging |
| JP7018006B2 (ja) * | 2018-09-27 | 2022-02-09 | 富士フイルム株式会社 | 試料撮影装置 |
| JP7039071B2 (ja) * | 2019-03-14 | 2022-03-22 | サイトロニクス株式会社 | モニタリング装置、及びモニタリングシステム |
| WO2021076372A1 (en) * | 2019-10-10 | 2021-04-22 | SunDensity, Inc. | Method and apparatus for increased solar energy conversion |
-
2018
- 2018-07-05 JP JP2018128249A patent/JP7098146B2/ja active Active
-
2019
- 2019-07-04 US US17/256,789 patent/US20210156803A1/en active Pending
- 2019-07-04 KR KR1020217003502A patent/KR20210027468A/ko unknown
- 2019-07-04 WO PCT/JP2019/026698 patent/WO2020009197A1/ja active Application Filing
-
2022
- 2022-06-22 JP JP2022100261A patent/JP7416466B2/ja active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018042283A (ja) | 2017-12-01 | 2018-03-15 | 株式会社東芝 | 顕微撮影装置を用いた観察方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP7098146B2 (ja) | 2022-07-11 |
| JP2022133325A (ja) | 2022-09-13 |
| JP7416466B2 (ja) | 2024-01-17 |
| US20210156803A1 (en) | 2021-05-27 |
| JP2020008667A (ja) | 2020-01-16 |
| WO2020009197A1 (ja) | 2020-01-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7852553B2 (en) | Microscope illumination apparatus | |
| EP2315065B1 (en) | Microscope | |
| US20070024966A1 (en) | Microscopic illumination apparatus | |
| CN102472888B (zh) | 显微镜装置 | |
| US20060203345A1 (en) | Anti-reflection film and microscope having optical element with the same anti-reflection film applied thereto | |
| CN101836152A (zh) | 激光激发荧光显微镜 | |
| TWI497031B (zh) | 產生一物體之一影像的光學裝置及方法 | |
| US7298550B2 (en) | Dichroic mirror, fluorescence filter set, and fluoroscopy apparatus | |
| JP7416466B2 (ja) | 顕微観察装置及び検出器 | |
| US6624930B1 (en) | Illumination device for a DUV microscope and DUV microscope | |
| US9465211B2 (en) | Microscope and ghosting elimination method | |
| US10890744B2 (en) | Observation apparatus and objective | |
| JP6742984B2 (ja) | ビームスプリッタ装置を備えた顕微鏡 | |
| US11500188B2 (en) | Microscope with focusing system | |
| JP2007225642A (ja) | 赤外線吸収ガラスを用いた撮像レンズ | |
| JP4012467B2 (ja) | 複数の波長領域のための検査顕微鏡、及び複数の波長領域のための検査顕微鏡のための減反射層 | |
| EP2136235B1 (en) | Light source optical system | |
| JP2007183333A (ja) | 撮像装置 | |
| Uhl | Arc lamps and monochromators for fluorescence microscopy | |
| JP4493119B2 (ja) | 紫外線顕微鏡 | |
| KR101824284B1 (ko) | 반사 방지막, 렌즈, 광학계, 대물 렌즈 및 광학 기기 | |
| JP2021021892A (ja) | 撮像装置及び撮像システム | |
| KR102032251B1 (ko) | 이미지 센서 모듈, 소형 디지털 현미경 및 소형 디지털 현미경 어레이 시스템 | |
| JP2021012224A (ja) | 光学素子、光学系、及び、光学装置 | |
| US20220350040A1 (en) | Optical system and corresponding optical method |