JP3113232B2 - 顕微鏡 - Google Patents

顕微鏡

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JP3113232B2
JP3113232B2 JP10248202A JP24820298A JP3113232B2 JP 3113232 B2 JP3113232 B2 JP 3113232B2 JP 10248202 A JP10248202 A JP 10248202A JP 24820298 A JP24820298 A JP 24820298A JP 3113232 B2 JP3113232 B2 JP 3113232B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、試料から発生し
た蛍光を観察する顕微鏡に関するものである。
【0002】
【従来の技術】落射照明型顕微鏡は、試料像を拡大する
為に対物レンズと接眼レンズを備え、これらのレンズの
間に落射照明系が配置された構造を有する。この落射照
明系により光が試料に照射され、その反射像により試料
が観察される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、励起光
を試料に照射して得られる蛍光は一般にその光量レベル
が低く、このような微弱光を効率良く検出することがで
きないという問題があった。
【0004】本発明の課題は、試料から発生した蛍光を
効率よく検出することができる顕微鏡を提供することで
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の顕微鏡
は、試料から発生した蛍光を観察する顕微鏡であって、
前記試料に光を照射する落射照明光学系と、前記試料を
透過した光を平行光にする無限遠補正対物レンズと、前
記無限遠補正対物レンズの射出瞳位置に配設されたコー
ナキューブリフレクタと、前記試料に照射する光と前記
試料から発生した蛍光との中で、前記試料から発生した
蛍光を検出する、例えばフィルタ等を有する蛍光検出光
学系とを備えることを特徴とする。
【0006】この請求項1記載の顕微鏡によれば、試料
を透過した光は、無限遠補正対物レンズを透過して平行
光になる。この平行光はコーナキューブリフレクタで3
回反射され、再び、無限遠補正対物レンズに入射する。
無限遠補正対物レンズから出射された光は、最初に光が
透過した試料の位置と同一の位置にスポットを結ぶ。従
って、照射光が試料の同一位置を2回透過することか
ら、試料は照射光により2度励起され蛍光の光量が増大
するため、蛍光検出光学系により微弱な蛍光を効率よく
検出することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、第1図に基づき、本発明の
第1実施の形態に係る、共焦点型レーザ走査顕微鏡を説
明する。この共焦点型走査顕微鏡には、レーザ光源1の
光照射方向に沿って、集光レンズ2、ピンホールが形成
されたピンホール板3及びハーフミラー4がほぼ一列に
配列されている。その為、レーザ光源1から出射された
レーザ光は集光レンズ2により集光され、ピンホール板
3のピンホールに入射する。ハーフミラー4はレーザ光
源1の光照射方向に対して鏡面がほぼ45度傾斜して配
置されているので、ピンホール板3から出射された光は
ハーフミラー4により入射光路に対してほぼ直角方向に
反射される。
【0008】この反射光の進行方向に沿って、コリメー
タレンズ5およびX方向光偏向器6がほぼ一列に配列さ
れている。ハーフミラー4により反射された光はコリメ
ータレンズ5により平行化され、X方向光偏向器6に入
射する。X方向光偏向器6は、その回転軸がZ軸方向
(X軸およびY軸に直交する方向)に配置されているの
で、照射光は試料12に対してX方向に振られる。
【0009】X方向光偏向器6の出射側には、リレーレ
ンズ7、8及びY方向光偏向器9がほぼ一列に配列され
ている。その為、X方向光偏向器6から出射された光は
リレーレンズ7、8を介してY方向光偏向器9に入射さ
れる。Y方向光偏向器9は、その回転軸がX軸方向に配
置されているので、照射光は試料12に対してY方向に
振られる。結局、試料12に照射される光はX方向に高
速でスキャンされると共にY方向にスキャンされる。
【0010】Y方向光偏向器9の出射側には、結像レン
ズ10、対物レンズ11及び試料12が配列されてい
る。結像レンズ10は対物レンズ11の前側像面にスポ
ットを結ぶように配置されており、このスポットにより
形成された、いわば仮想光源からの光が対物レンズ11
に入射する。対物レンズ11から出射された光は、回折
限界まで絞り込まれたスポットになり、試料12上をX
方向及びY方向へ2次元的にスキャンする。
【0011】試料12の透過側には、無限遠補正対物レ
ンズ13、テレセントリック結像レンズ14及び平面鏡
15が配列されている。無限遠補正対物レンズ13は、
その前側焦点に試料12が位置し、その後側焦点にテレ
セントリック結像レンズ14の前側焦点が位置するよう
に配置されている。さらに、テレセントリック結像レン
ズ14の後側焦点には、その鏡面が光軸に対して直交す
る方向に平面鏡15が配置されている。その為、テレセ
ントリック結像レンズ14は無限遠補正対物レンズ13
の光軸に対して平行な主光線を有する光を平面鏡15に
向けて出射し、テレセントリック結像レンズ14からの
出射光により平面鏡15には試料12の実像が結ばれ
る。
【0012】なお、上記ハーフミラー4としてダイクロ
イックミラーを使用することができ、X方向光偏向器
6、Y方向光偏向器9としてガルバノミラーを利用した
スキャナ(Galvano Metric Scanner) や回転多面鏡を利
用したスキャナ(Rotary Polygonal Scanner)を使用する
ことができる。
【0013】次に、上記実施の形態に係る共焦点型レー
ザ走査顕微鏡の作用を説明する。レーザ光源1から出射
されたレーザ光は集光レンズ2で集光され、平行光とさ
れた後に、X方向光偏向器6およびY方向光偏向器9に
よってX、Y方向に振られる。X、Y方向に振られた光
は、結像レンズ10により対物レンズ11の前側像面に
スポットを結ぶ。これは、X、Y方向に振られる仮想光
源ともいうべきもので、ここからの光は対物レンズ11
に入射する。出射された光は、回折限界まで絞り込まれ
たスポットになって試料12上を二次元的にスキャンす
る。
【0014】試料12を透過した光は無限遠補正対物レ
ンズ13により平行光となり、その後、テレセントリッ
ク結像レンズ14に入射する。テレセントリック結像レ
ンズ14は、光束の主光線が光軸に対して平行になるよ
うに、平面鏡15に向けて光を出射する。平面鏡15は
テレセントリック結像レンズ14から出射された光を反
射し、再び、その反射光をテレセントリック結像レンズ
14に入射する。テレセントリック結像レンズ14から
出射された光は、無限遠補正対物レンズ13に入射し、
無限遠補正対物レンズ13によって試料12の同一位置
に形成されたスポット光により試料12を反対方向から
照明する。このように、光が試料を2回通過する為、透
過像の明暗差がより明確になり、像のコントラストを増
強することができる。
【0015】さらに、試料12を2回透過した透過光は
対物レンズ11に入射し、照明光が通過した光の経路を
逆方向に辿り、ハーフミラー4まで到達する。この透過
光はハーフミラー4を透過し、ピンホール板3と共役の
位置に置かれたピンホール板16のピンホールに入射
し、その後、ホトディテクタ17により検出される。
【0016】上記実施の形態によると、X方向光偏向
器、Y方向光偏向器によってスキャンされた情報とホト
ディテクタからの出力により2次元の共焦点透過光像を
作り出すことができる。
【0017】また、通常の反射型の共焦点型レーザ走査
顕微鏡に無限遠補正対物レンズ、テレセントリック結像
レンズ及び平面鏡を付加することにより、簡単に透過型
の共焦点型レーザ走査顕微鏡に転換することができる。
【0018】次に、第2図に基づき、本発明の第2実施
の形態に係る落射照明系を利用した透過型顕微鏡を説明
する。
【0019】第1実施の形態に係る共焦点型レーザ走査
顕微鏡と比べて、試料12に照明光を導く光学系の構成
が異なっているが、試料12、無限遠補正対物レンズ1
3、テレセントリック結像レンズ14及び平面鏡15の
配置は同一なので説明は省略する。この透過型顕微鏡に
よると、試料12と観察者18の間には接眼レンズ19
及び対物レンズ20が配列されており、接眼レンズ19
と対物レンズ20の間には落射照明系Aが配列されてい
る。落射照明系Aは例えばビームスプリッタ21、レン
ズ22及び落射照明用光源23を備えて構成されてお
り、落射照明用光源23からの光はレンズ22を透過
し、ビームスプリッタ21で対物レンズ20に向けて反
射される。この場合、均一な照明を得る為に落射照明系
Aとしてケーラ照明系を使用してもよい。
【0020】次に、上記実施の形態に係る透過型顕微鏡
の作用を説明する。落射照明系Aからの光は対物レンズ
20により集光され試料12上に照射される。また、試
料12を透過した光は試料12に関する光情報を得て、
無限遠補正対物レンズ13に入射し、無限遠補正対物レ
ンズ13によって平行光に変えられる。その後、この平
行光はテレセントリック結像レンズ14に入射し、その
光束の主光線がテレセントリック結像レンズ14の光軸
に対して平行になるように平面鏡15に入射する。この
入射光は平面鏡15により反射された後、テレセントリ
ック結像レンズ14によりほぼ平行光に変えられる。こ
の平行光は無限遠補正対物レンズ13に入射し、無限遠
補正対物レンズ13により試料12の同一位置にスポッ
トを形成し、最初に照明光が入射した同一位置を反対側
から照射する。
【0021】試料12を反対側から透過した光は、再
び、試料12に関する光学情報を得て、対物レンズ20
に入射する。このように光が試料の同一位置を2回通過
することから、透過像の明暗差が大きくなりコントラス
トが増強される。対物レンズ20からの光は、ビームス
プリッタ21を透過して接眼レンズ19に入射し、観察
光が観察者18により観察される。なお、この実施の形
態では接眼レンズ19を使用しているが、接眼レンズ1
9の代わりにTVカメラを使用してもよい。
【0022】このように、通常の落射照明型顕微鏡に、
無限遠補正対物レンズ13、テレセントリック結像レン
ズ14及び平面鏡15を追加すれば、簡単に透過型顕微
鏡に転換することができる。
【0023】次に、第3図に基づき、本発明の第3実施
の形態に係る落射照明系を利用した透過型顕微鏡を説明
する。第2実施の形態に係る透過型顕微鏡と比べて、こ
の透過型顕微鏡は試料12の透過光が再び試料12に戻
るまでの光学系の構成が異なるが、落射照明系、接眼レ
ンズの構成は基本的に同一なので説明は省略する。
【0024】この透過型顕微鏡は、無限遠補正対物レン
ズ24の焦点が試料12に合致するように配置されてお
り、無限遠補正対物レンズ24の射出瞳面にはコーナキ
ューブリフレクタ(レトロリフレクタ)25が配置され
ている点に特徴がある。その為、試料12を透過した光
は無限遠補正対物レンズ24によって平行光に変えら
れ、コーナキューブリフレクタ25により反射され、再
び、試料12を裏側より照射する。
【0025】以下、上記実施の形態に係る透過型顕微鏡
の作用を説明する。落射照明系Aからの光は対物レンズ
20により集光され試料12上に照射される。また、試
料12を透過した光は試料12に関する光情報を得て無
限遠補正対物レンズ24に入射し、無限遠補正対物レン
ズ24によって平行光に変えられる。その後、この平行
光はコーナキューブリフレクタ25に入射し、鏡面で3
回反射されて無限遠補正対物レンズ24に再び入射す
る。無限遠補正対物レンズ24から出射された光は試料
12の同一位置にスポットを形成し、最初に照明光が入
射した同一位置を反対側から照射する。試料12を反対
側から透過した光は再び試料12に関する同一の透過情
報を得て、対物レンズ20に入射する。
【0026】このように、観察者により観察される戻り
光は2度にわたり試料12の同一位置を透過するので透
過像の明暗差が大きくなり、コントラストが増強され
る。対物レンズ20からの光はビームスプリッタ21を
透過して接眼レンズ19に入射し、観察光が観察者18
により観察される。
【0027】上記実施の形態によると、反射照明用の光
源を利用して透過像を観察することができ、無限遠補正
対物レンズ24及びコーナキューブリフレクタ25を付
加することにより、簡単に通常の落射照明型顕微鏡を透
過型顕微鏡に転換することができる。なお、本発明は上
記実施の形態に限定されるものではない。例えば、第2
実施の形態又は第3実施の形態に係る透過型顕微鏡の光
源としてレーザを使用し、さらにピンホールを追加する
ことにより、共焦点型顕微鏡に転換することができる。
【0028】また、照射光が試料を励起することにより
生じる蛍光は、2回にわたる照射光の透過により試料が
2回励起されてそれぞれ生じ、これらは共に、対物レン
ズにより捕捉される。その為、フィルタ等を用いてこれ
ら光量が増大された蛍光をホトディテクタにより検出す
ることができる。さらに、試料に光が照射されることに
より発生する反射光、散乱光は対物レンズにより捕捉さ
れ、照明光が通過した光の経路を逆方向に辿ってハーフ
ミラー4まで到達するのでホトディテクタにより検出す
ることができる。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、照射光が試料の同一位
置を2回透過することにより試料は照射光により2度励
起され、微弱な蛍光などの光を効率良く検出することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施の形態に係る共焦点型レーザ
走査顕微鏡を示す概略図である。
【図2】本発明の第2実施の形態に係る落射照明型顕微
鏡を示す概略図である。
【図3】本発明の第3実施の形態に係る落射照明型顕微
鏡を示す概略図である。
【符号の説明】
1…レーザ光源、2…集光レンズ、3…ピンホール、4
…ハーフミラー、5…コリメータレンズ、6…X方向偏
光器、7、8…リレーレンズ、9…Y方向偏光器、10
…結像レンズ、11…対物レンズ、12…試料、13、
24…無限遠補正対物レンズ、14…テレセントリック
結像レンズ、15…平面鏡、16…ピンホール、17…
ホトディテクタ、18…観察者、19…接眼レンズ、2
0…対物レンズ、21…ビームスプリッタ、22…レン
ズ、23…落射照明用光源、25…コーナキューブリフ
レクタ(レトロリフレクタ)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−145911(JP,A) 特開 平6−18785(JP,A) 特開 平3−188408(JP,A) 特開 平3−131811(JP,A) ***国特許出願公開2546079(DE, A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/62 - 21/74 G02B 21/00 JICSTファイル(JOIS)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 試料から発生した蛍光を観察する顕微鏡
    であって、 前記試料に光を照射する落射照明光学系と、 前記試料を透過した光を平行光にする無限遠補正対物レ
    ンズと、 前記無限遠補正対物レンズの射出瞳位置に配設されたコ
    ーナキューブリフレクタと、 前記試料に照射する光と前記試料から発生した蛍光との
    中で、前記試料から発生した蛍光を検出する蛍光検出光
    学系と、 を備えることを特徴とする顕微鏡。
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JP2009156659A (ja) 2007-12-26 2009-07-16 Olympus Corp 測定装置及び測定方法
JP2013511713A (ja) * 2009-11-20 2013-04-04 ジーイー・ヘルスケア・バイオサイエンス・アクチボラグ 向上した蛍光検出及び方法
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