JP4207467B2

JP4207467B2 - Microscope illumination device

Info

Publication number: JP4207467B2
Application number: JP2002170558A
Authority: JP
Inventors: 久奥川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-06-11
Filing date: 2002-06-11
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2022-06-11
Also published as: JP2004013117A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、顕微鏡照明装置に関し、特に、対物レンズの入射瞳面上に集光させた集光スポット位置を自在に制御可能な顕微鏡照明装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、蛍光顕微鏡において、対物レンズの入射瞳面上に集光させた光束を励起光としてエバネセント波発生させ、蛍光を観察する全反射蛍光顕微鏡がある。この方法は試料を保持しているガラス基板と試料との境界面で励起光が全反射し、試料にエバネセント波が照射されるもので、試料の境界面近傍のみが励起されるため、コントラストよくその部分の蛍光像を観察することができる。
【０００３】
このような全反射顕微鏡に用いられる照明光の例が、特開平９−１５９９２２号公報や特開２００１−２７２６０６号公報に開示されている。これらの開示例では、レーザ光源または光ファイバーから射出したレーザ光は、対物レンズの入射瞳面上に集光スポットを形成するためのリレーレンズと、照明光の光路を変えるビームスプリッタを介して対物レンズの入射瞳の外周付近に集光される。そしてレーザ光がカバーガラス（またはスライドガラス）と標本の境界面で全反射する臨界角度以上で標本に照射されるように、光源または光ファイバの光射出端面を光軸と垂直方向に移動させる、またはビームスプリッタの位置を上下に移動させて全反射条件を達成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の開示例では、対物レンズの入射瞳面上における集光スポットは、全反射条件を満たすある１点にのみに設定されているため、一方向からのみの照明となり、集光スポットが設定された位置によって得られる画像が異方性を持つという問題があった。
【０００５】
また、集光スポットの位置を変えながら画像を観察する場合には、集光スポットの位置を変更する都度、画像を見ながら全反射条件が満たされるように集光スポット位置を調整する必要があり、煩雑であり所望の画像を得るために時間がかかっていた。
【０００６】
このため、対物レンズの入射瞳面上に集光された集光スポット位置を自在に制御可能な顕微鏡照明装置が求められている。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みて行われたものであり、集光レンズの入射瞳面上に形成する集光スポット位置を入射瞳面上の任意の位置に自在に設定できる顕微鏡照明装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、レーザ光源と、前記レーザ光源からのレーザ光を走査する少なくとも１つのスキャナと、前記走査されたレーザ光を物体面に集光する集光レンズと、前記スキャナと前記集光レンズの物体側焦点面を概略光学的共役にする位置に配置され、前記集光レンズの入射瞳面上に前記走査されたレーザ光を集光するリレーレンズと、前記スキャナを駆動する駆動回路と、前記集光レンズを介して前記物体面に前記レーザ光が全反射角度で入射するよう、前記リレーレンズの集光する前記レーザ光の集光スポットが前記集光レンズの入射瞳面上の定められたリング状領域内に位置するように、前記駆動回路に前記スキャナの走査状態を制御する制御信号を与える制御回路とを具備し、前記制御回路は、前記制御信号に基づき、前記集光スポットを前記リング状領域内の任意の位置に位置決めできることを特徴とする顕微鏡照明装置を提供する。
【００１０】
また、本発明の顕微鏡照明装置では、前記制御回路の制御条件を記憶する制御条件記憶回路と、前記光源の光強度を変調する光変調回路と、前記光変調回路の変調条件を記憶する変調条件記憶回路と、を有することが望ましい。
【００１１】
また、本発明の顕微鏡照明装置では、前記光源と前記スキャナとの間の光路に配置された光変調部材と、前記光変調部材を制御する第２の変調回路と、前記第２の変調回路の変調条件を記憶する第２の変調条件記憶回路と、を有することが望ましい。
【００１３】
また、本発明は、前記顕微鏡照明装置を具備することを特徴とする顕微鏡を提供する。
【００１４】
【発明の実施形態】
本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
図１は、本発明にかかる第1実施の形態の顕微鏡照明装置を有する顕微鏡の概略構成図を示し、図２は、第１実施の形態における集光スポットの走査パターンの一例を示す。図３は、本発明にかかる第２実施の形態の顕微鏡照明装置を有する顕微鏡の概略構成図を示し、図４は、第２実施の形態における集光スポットの走査パターンと光強度分布の一例を示す。図５は本発明にかかる顕微鏡照明装置を全反射顕微鏡に用いた場合の概略構成図を示す。
（第１実施の形態）
図１、図２において、第１実施の形態の顕微鏡照明装置は、レーザ光源１から射出されたレーザ光２が、二次元ガルバノスキャナ３に入射され、二次元ガルバノスキャナ３で走査されたレーザ光２はリレーレンズ４に入射し、コンデンサレンズ５の入射瞳面I近傍に集光され、この集光スポット２１は、コンデンサレンズ５で標本６に照射されて標本６を照明する。リレーレンズ４は二次元ガルバノスキャナ３とコンデンサレンズ５の物体側焦点面を概略光学的共役にする位置に配置されている。また、二次元ガルバノスキャナ３を駆動する駆動回路１０と、駆動回路１０を制御する制御回路１１と、プログラムされた制御信号を記憶する制御条件記憶回路を有する記憶装置１２を備えた制御装置Ａを有し、二次元ガルバノスキャナ３は、制御装置Ａからの制御信号に基づきレーザ光２を入射瞳面I上で所望の領域を走査する。そして、標本６からの射出光７は対物レンズ８により集光され、カメラ９に結像し不図示のモニタ等で標本像として観察される。
【００１６】
制御装置Ａにパーソナルコンピュータ等を用いることによって、コンデンサレンズ５の入射瞳面Ｉ上における集光スポット２１の位置を正確に決めたり、集光スポット２１の走査スピードや走査領域を自由に変えたりすることが可能となる。
【００１７】
図２は、第１実施の形態の顕微鏡照明装置で形成される集光スポット２１の走査パターンの一例を示す。この例では、集光スポット２１がコンデンサレンズ５の入射瞳面Ｉ上の外周近傍で、リング２２の形状に走査されるように制御された場合を示している。
【００１８】
このような照明光において、集光スポット２１を図２中の矢印で示す方向または矢印で示す方向とは反対方向に、高速にリング２２の形状に走査する場合、カメラ９の露出時間が集光スポット２１がリング２２を一周する時間より長い場合には、カメラ９に結像する像は、標本６をリング２２の形状を有する照明光で照明した画像と見なすことができる。
【００１９】
また、本第１実施の形態の顕微鏡照明装置を全反射顕微鏡の照明装置に用いることが可能である。全反射顕微鏡では、標本６をエバネッセント波で照明する。よって照明光を臨界角度（全反射角度）で入射させるために、照明光を厳密にコンデンサレンズ５の入射瞳面上の外周部の定められた位置に集光する必要がある。全反射を実現する場合に使用できる開口部分は、開口数に換算して略１．３５以上の部分であり、例えば、開口数１．４５のコンデンサレンズ５を使用した場合、全反射照明できる領域は開口数の約７％以下である。実際には３００ミクロン程度の幅を有するリング２２の領域に集光スポット２１を形成することが必要である。このときの集光スポット２１の大きさは約２５ミクロンである。このように、エバネッセント波を利用する全反射顕微鏡では、小さく絞られた集光スポット２１を３００ミクロン程度の幅を有するリング２２の領域に、精度良く位置合わせすることが必須であるが、本実施の形態の顕微鏡照明装置では、集光スポット２１の位置を制御装置からの信号に基づき二次元ガルバノスキャナ３を制御することができるため、従来の光源やミラーを移動させて位置合せをおこなう方式に比べ、高精度に且つ簡便に集光スポット２１の位置決めを行うことが可能である。
【００２０】
また、図２のリング２２に示す領域に集光スポット２１を容易に形成できるため、異方性の無い画像を得ることも可能となる。
【００２１】
上述のようなリング２２形状に集光スポット２１を走査する走査条件を決める手順の一例を説明する。
【００２２】
入射瞳面Ｉの中心Ｏを通る直交座標軸をＸ−Ｙとする。制御装置Ａから二次元ガルバノスキャナ３に集光スポット２１をＸ軸上を入射瞳面Ｉの直径にわたって走査するように制御信号を入力し、このときの射出光７をカメラ９によって観測する。このとき、標本６の代わりに生体特性に略等しい水滴を使っても良い。集光スポット２１が中心ＯからＸ軸上を走査するとき、中心Ｏでの射出光７の光強度は最大となり、中心Ｏから＋Ｘ右方向に走査するに従って光強度がわずかに減少し、全反射条件となる境界付近で射出する光強度は急激に減少し略ゼロとなる。この略ゼロとなった時の座標（または略ゼロに変化する時の変曲点）をＸ１として記憶装置１２に記憶する。同様にして、−Ｘ方向に走査して、光強度が略ゼロとなる座標（または略ゼロに変化する時の変曲点）Ｘ２を記憶装置１２に記憶する。Ｙ軸方向も同様の手順で、座標Ｙ１および座標Ｙ２を記憶装置１２に記憶する。
【００２３】
これら、記憶された４つの座標を通る円の座標を計算によって求め、集光スポット２１のリング２２形状の走査座標データを作成し、記憶装置１２の制御条件記憶回路に記憶する。この制御条件記憶回路に記憶されたデータを制御条件として二次元ガルバノスキャナ３を制御することにより、リング２２の形状のような走査パターンを形成することができる。また、リング２２の形状に限られず任意の走査データを作成することも可能である。また、射出光の光強度の検出は、カメラ９以外の手段、例えば目視などでも可能である。また、上述の説明では４つの座標を用いて円の座標を求めたが、最低３つの座標があれば円の座標を求めることが可能である。
【００２４】
なお、レーザ光源１からのレーザ光２を走査する部材として二次元ガルバノスキャナ３を示しているが、二次元スキャナであればこれ以外のものでも使用可能である。また、１次元スキャナを組み合わせて二次元スキャナを構成しても良いし、音響光学素子等も使用可能である。
（第２実施の形態）
次に、本発明の第２実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
図３は、本発明にかかる第２実施の形態の顕微鏡照明装置を有する顕微鏡の概略構成図を示し、図４は、第２実施の形態における集光スポットの走査パターンと光強度分布の一例を示す。
【００２６】
本第２実施の形態が第１実施の形態と異なる点は、レーザ光源１のレーザ光強度を変調する光変調回路を有していることにある。第１実施の形態と同等の部材には同じ符号を付し説明を省略する。
【００２７】
図３に示すように、第２実施の形態の顕微鏡照明装置は、第１実施の形態と略同一の形態を有する顕微鏡照明装置のレーザ光源１（例えば、半導体レーザ等）にレーザ光２の光強度を変調するレーザ光変調回路３１が設けられている。レーザ光変調回路３１は、制御装置Ａの記憶装置１２に設けられた変調条件記憶回路からのレーザ光変調条件に基づきレーザ光源１を変調し、変調されたレーザ光２を射出させる。
【００２８】
このようにして、第２実施の形態の顕微鏡照明装置は、二次元ガルバノスキャナ３による集光スポット２１の走査と共に、レーザ光２の光強度も変調することが可能となる。
【００２９】
図４（ａ）は、集光スポット２１の走査パターンの一例であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の走査パターンに対応した光強度分布を示す図である。集光スポット２１をコンデンサレンズ５の入射瞳面Ｉ上の全域を走査すると共に、入射瞳面Ｉの外周近傍で、レーザ光２の光強度を入射瞳面Ｉの中央部分に比べ強くした場合を示している。このように、入射瞳面Ｉ上の場所によって明るさの異なる照明が行え、超解像照明光学系が実現でき、観察象の解像力や焦点深度の改善が容易に行える。
【００３０】
また、入射瞳面Ｉ上の外周部でレーザ光２をＯＮとし、それ以外の部分ではレーザ光をＯＦＦとする制御を行うことによって、第１実施の形態と同様の全反射照明を実現することができる。
【００３１】
また、図４（ｃ）に示すように、入射瞳面I上をほぼ均一な明るさとなるように走査することもでき、走査の仕方を自由に制御することができる。
（第３実施の形態）
次に、本発明の第３実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３２】
図５は、本発明にかかる第３実施の形態の顕微鏡照明装置を有する顕微鏡の概略構成図を示す。
【００３３】
本第３実施の形態が第２実施の形態と異なる点は、レーザ光源１と二次元ガルバノスキャナ３の間の光路に第２の変調回路４１を有する光変調部材４２（例えば、音響光学素子（ＡＯＭ）等）を配置し、記憶装置１２に第２の変調条件記憶回路を設けて変調条件を記憶しておき、この記憶された変調条件に基づきレーザ光２の光強度変調するように構成したことである。このような構成とすることによって第２実施の形態と同様の作用、効果が得られるので詳細な説明は省略する。
（第４実施の形態）
次に、本発明の第４実施の形態の顕微鏡照明装置に関し図面を参照して説明する。図６は、第４実施の形態の顕微鏡照明装置を示す。第４実施の形態では、倒立方顕微鏡に顕微鏡照明装置を適用した場合について示している。第１、第２および第３実施の形態と同等の部材には、同一の符号を付し説明を省略する。
【００３４】
レーザ光源１からのレーザ光２は、二次元ガルバノスキャナ３で走査され、リレーレンズ４を通過したレーザ光は、ビームスプリッタ５１で反射され、対物レンズ８の入射瞳面Ｉ上に集光されて、対物レンズ８を介して標本６に照射される。標本６からの光（蛍光）は、対物レンズ８で集光され、ビームスプリッタ５１、レーザカットフィルタ５２を通過した後、結像レンズ５３でカメラ９上に結像されて標本６の光像（蛍光像）が観察される。
【００３５】
標本６を照射する照明光は、制御装置Ａからの制御信号に基づき対物レンズ８の入射瞳面上Ｉで図２に示すようなリング２２の形状の走査が行われるように、二次元ガルバノミラ３が制御され、標本６への全反射照明が可能となる。この結果、標本６は、スライドガラスと標本との界面近傍が、エバネッセント波を受けて蛍光を発するため、界面近傍の蛍光像を観察することが可能となる。
【００３６】
その他の作用、効果は第１、第２および第３実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００３７】
このように、本発明によれば、容易に全反射条件を設定できると共に、入射瞳面上の任意の位置に任意の速度で集光スポットを移動でき、また光強度も変調することが可能となる。
【００３８】
なお、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。
【００３９】
【発明の効果】
上述のように、本発明では、集光レンズの入射瞳面上に形成する集光スポット位置を入射瞳面上の任意の位置に自在に設定でき、顕微鏡照明方法の多様化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる第1実施の形態の顕微鏡照明装置を有する顕微鏡の概略構成図を示す。
【図２】第１実施の形態における集光スポットの走査パターンの一例を示す。
【図３】本発明にかかる第２実施の形態の顕微鏡照明装置を有する顕微鏡の概略構成図を示す。
【図４】（ａ）は、第２実施の形態における集光スポットの走査パターンを示し、（ｂ）、（ｃ）は光強度分布の例を示す。
【図５】本発明にかかる第３実施の形態の顕微鏡照明装置を有する顕微鏡の概略構成図を示す。
【図６】本発明にかかる第４実施の形態の顕微鏡照明装置を有する全反射顕微鏡の概略構成図を示す。
【符号の説明】
１レーザ光源
２レーザ光
３二次元ガルバノスキャナ
４リレーレンズ
５コンデンサレンズ
６標本
７射出光
８対物レンズ
９カメラ
１０駆動回路
１１制御回路
１２記憶装置
２１集光スポット
２２リング
３１レーザ光変調回路
４１第２の変調回路
４２光変調部材
５１ビームスプリッタ
５２レーザカットフィルタ
５３結像レンズ
Ａ制御装置
Ｉ入射瞳面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a microscope illumination device, and more particularly to a microscope illumination device capable of freely controlling the position of a focused spot condensed on an entrance pupil plane of an objective lens.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a fluorescence microscope, there is a total reflection fluorescence microscope that observes fluorescence by generating an evanescent wave using a light beam condensed on an entrance pupil plane of an objective lens as excitation light. In this method, the excitation light is totally reflected at the boundary surface between the glass substrate holding the sample and the sample, and the sample is irradiated with evanescent waves. Only the vicinity of the boundary surface of the sample is excited, so the contrast is high. A fluorescent image of the portion can be observed.
[0003]
Examples of illumination light used in such a total reflection microscope are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 9-159922 and 2001-272606. In these disclosed examples, laser light emitted from a laser light source or an optical fiber is transmitted through a relay lens for forming a condensing spot on the entrance pupil plane of the objective lens, and a beam splitter that changes the optical path of illumination light. Is condensed near the outer periphery of the entrance pupil. Then, the light emission end face of the light source or the optical fiber is moved in the direction perpendicular to the optical axis so that the specimen is irradiated at a critical angle that is totally reflected at the boundary surface between the cover glass (or slide glass) and the specimen. Alternatively, the total reflection condition is achieved by moving the beam splitter up and down.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above disclosed example, the condensing spot on the entrance pupil plane of the objective lens is set to only one point that satisfies the total reflection condition. There has been a problem that an image obtained by the set position has anisotropy.
[0005]
In addition, when observing an image while changing the position of the focused spot, it is necessary to adjust the focused spot position so that the total reflection condition is satisfied while viewing the image every time the focused spot position is changed. It is complicated and takes time to obtain a desired image.
[0006]
For this reason, there is a need for a microscope illuminating device that can freely control the position of the focused spot focused on the entrance pupil plane of the objective lens.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a microscope illumination device that can freely set a condensing spot position formed on an entrance pupil plane of a condensing lens to an arbitrary position on the entrance pupil plane. The purpose is to do.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, in the present invention, a laser light source, at least one scanner that scans laser light from the laser light source, a condensing lens that condenses the scanned laser light on an object surface, A relay lens that is disposed at a position where the object-side focal plane of the scanner and the condenser lens is substantially optically conjugated, and condenses the scanned laser light on an entrance pupil plane of the condenser lens; and the scanner A condensing spot of the laser beam condensed by the relay lens so that the laser beam is incident on the object plane through the condensing lens at a total reflection angle. so as to be positioned in a defined ring-shaped zone on the entrance pupil plane, and a control circuit providing a control signal for controlling the scan state of the scanner to the drive circuit, the control circuit, the control Based on No. provides microscopic illumination apparatus, characterized in that it positions the focused spot at an arbitrary position of the ring-shaped area.
[0010]
In the microscope illumination apparatus of the present invention, a control condition storage circuit that stores the control conditions of the control circuit, a light modulation circuit that modulates the light intensity of the light source, and a modulation condition that stores the modulation conditions of the light modulation circuit And a memory circuit.
[0011]
In the microscope illumination device of the present invention, a light modulation member disposed in an optical path between the light source and the scanner, a second modulation circuit for controlling the light modulation member, and the second modulation circuit It is desirable to have a second modulation condition storage circuit that stores the modulation condition.
[0013]
The present invention also provides a microscope comprising the microscope illumination device.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a microscope having the microscope illumination device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows an example of a condensing spot scanning pattern in the first embodiment. FIG. 3 shows a schematic configuration diagram of a microscope having the microscope illumination device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 4 shows an example of the scanning pattern of the focused spot and the light intensity distribution in the second embodiment. Show. FIG. 5 shows a schematic configuration diagram when the microscope illumination apparatus according to the present invention is used in a total reflection microscope.
(First embodiment)
1 and 2, the microscope illumination apparatus according to the first embodiment is configured such that laser light 2 emitted from a laser light source 1 is incident on a two-dimensional galvano scanner 3 and scanned by the two-dimensional galvano scanner 3. 2 enters the relay lens 4 and is condensed near the entrance pupil plane I of the condenser lens 5, and this condensed spot 21 is irradiated onto the specimen 6 by the condenser lens 5 to illuminate the specimen 6. The relay lens 4 is disposed at a position where the object-side focal planes of the two-dimensional galvano scanner 3 and the condenser lens 5 are substantially optically conjugate. Further, a control device A including a drive circuit 10 for driving the two-dimensional galvano scanner 3, a control circuit 11 for controlling the drive circuit 10, and a storage device 12 having a control condition storage circuit for storing a programmed control signal is provided. The two-dimensional galvano scanner 3 scans a desired region on the entrance pupil plane I with the laser light 2 based on a control signal from the control device A. Then, the emitted light 7 from the specimen 6 is condensed by the objective lens 8, is imaged on the camera 9, and is observed as a specimen image by a monitor or the like (not shown).
[0016]
By using a personal computer or the like for the control device A, the position of the condensing spot 21 on the entrance pupil plane I of the condenser lens 5 is accurately determined, or the scanning speed or scanning area of the condensing spot 21 is freely changed. It becomes possible.
[0017]
FIG. 2 shows an example of a scanning pattern of the focused spot 21 formed by the microscope illumination device of the first embodiment. In this example, the condensing spot 21 is controlled to be scanned in the shape of the ring 22 in the vicinity of the outer periphery on the entrance pupil plane I of the condenser lens 5.
[0018]
In such illumination light, when the condensed spot 21 is scanned in the shape of the ring 22 at high speed in the direction indicated by the arrow in FIG. 2 or in the direction opposite to the direction indicated by the arrow, the exposure time of the camera 9 is condensed. When the spot 21 is longer than the time for making a round of the ring 22, the image formed on the camera 9 can be regarded as an image obtained by illuminating the specimen 6 with illumination light having the shape of the ring 22.
[0019]
In addition, the microscope illumination device of the first embodiment can be used as an illumination device for a total reflection microscope. In the total reflection microscope, the specimen 6 is illuminated with an evanescent wave. Therefore, in order to make the illumination light incident at a critical angle (total reflection angle), it is necessary to focus the illumination light on a predetermined position on the outer peripheral portion of the condenser lens 5 on the entrance pupil plane. The aperture portion that can be used when realizing total reflection is a portion that is approximately 1.35 or more in terms of the numerical aperture. For example, when the condenser lens 5 having a numerical aperture of 1.45 is used, a region where total reflection illumination is possible. Is about 7% or less of the numerical aperture. In practice, it is necessary to form the condensing spot 21 in the region of the ring 22 having a width of about 300 microns. The size of the focused spot 21 at this time is about 25 microns. As described above, in the total reflection microscope using the evanescent wave, it is indispensable to precisely align the small focused spot 21 with the region of the ring 22 having a width of about 300 microns. Since the two-dimensional galvano scanner 3 can be controlled based on the signal from the control device, the conventional method of performing the alignment by moving the light source or the mirror is used in the microscope illumination device of this form. In comparison, the focused spot 21 can be positioned with high accuracy and simplicity.
[0020]
Further, since the condensing spot 21 can be easily formed in the region indicated by the ring 22 in FIG. 2, an image having no anisotropy can be obtained.
[0021]
An example of a procedure for determining scanning conditions for scanning the focused spot 21 in the shape of the ring 22 as described above will be described.
[0022]
An orthogonal coordinate axis passing through the center O of the entrance pupil plane I is defined as XY. A control signal is input from the control device A to the two-dimensional galvano scanner 3 so as to scan the focused spot 21 on the X axis over the diameter of the entrance pupil plane I, and the emitted light 7 at this time is observed by the camera 9. At this time, instead of the specimen 6, a water droplet having substantially the same biological characteristics may be used. When the condensing spot 21 scans on the X axis from the center O, the light intensity of the emitted light 7 at the center O becomes the maximum, and the light intensity slightly decreases as it scans from the center O to the + X right direction, and is totally reflected. The light intensity emitted in the vicinity of the boundary that is the condition decreases rapidly and becomes substantially zero. The coordinates (or the inflection point when changing to substantially zero) when it becomes substantially zero are stored in the storage device 12 as X1. Similarly, the scanning is performed in the −X direction, and the coordinate X2 at which the light intensity becomes substantially zero (or the inflection point when changing to substantially zero) X2 is stored in the storage device 12. The coordinate Y1 and the coordinate Y2 are stored in the storage device 12 in the same manner in the Y-axis direction.
[0023]
The coordinates of a circle passing through these four stored coordinates are obtained by calculation, and the scanning coordinate data of the ring 22 shape of the focused spot 21 is created and stored in the control condition storage circuit of the storage device 12. By controlling the two-dimensional galvano scanner 3 using the data stored in the control condition storage circuit as a control condition, a scanning pattern like the shape of the ring 22 can be formed. Further, it is possible to create arbitrary scanning data without being limited to the shape of the ring 22. The light intensity of the emitted light can be detected by means other than the camera 9, for example, visual observation. In the above description, the coordinates of the circle are obtained using four coordinates. However, if there are at least three coordinates, the coordinates of the circle can be obtained.
[0024]
The two-dimensional galvano scanner 3 is shown as a member that scans the laser light 2 from the laser light source 1, but any other two-dimensional scanner can be used. Further, a two-dimensional scanner may be configured by combining a one-dimensional scanner, and an acousto-optic element or the like can also be used.
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0025]
FIG. 3 shows a schematic configuration diagram of a microscope having the microscope illumination device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 4 shows an example of the scanning pattern of the focused spot and the light intensity distribution in the second embodiment. Show.
[0026]
The second embodiment is different from the first embodiment in that it has a light modulation circuit that modulates the laser light intensity of the laser light source 1. The same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0027]
As shown in FIG. 3, the microscope illuminating device according to the second embodiment uses light of laser light 2 as a laser light source 1 (for example, a semiconductor laser) of the microscope illuminating device having substantially the same form as the first embodiment. A laser light modulation circuit 31 for modulating the intensity is provided. The laser light modulation circuit 31 modulates the laser light source 1 based on the laser light modulation conditions from the modulation condition storage circuit provided in the storage device 12 of the control device A, and emits the modulated laser light 2.
[0028]
In this way, the microscope illumination apparatus of the second embodiment can modulate the light intensity of the laser light 2 as well as the scanning of the condensing spot 21 by the two-dimensional galvano scanner 3.
[0029]
4A is an example of a scanning pattern of the condensing spot 21, and FIG. 4B is a diagram showing a light intensity distribution corresponding to the scanning pattern of FIG. 4A. A case where the condensing spot 21 is scanned over the entire area of the entrance pupil plane I of the condenser lens 5 and the light intensity of the laser beam 2 is increased in the vicinity of the outer periphery of the entrance pupil plane I as compared with the central portion of the entrance pupil plane I. Show. Thus, illumination with different brightness can be performed depending on the location on the entrance pupil plane I, a super-resolution illumination optical system can be realized, and the resolution and depth of focus of the observation elephant can be easily improved.
[0030]
In addition, by controlling the laser beam 2 to be turned on at the outer peripheral portion on the entrance pupil plane I and the laser beam to be turned off at other portions, the same total reflection illumination as in the first embodiment can be realized. Can do.
[0031]
Further, as shown in FIG. 4C, the entrance pupil plane I can be scanned so as to have substantially uniform brightness, and the scanning method can be freely controlled.
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0032]
FIG. 5: shows the schematic block diagram of the microscope which has the microscope illuminating device of 3rd Embodiment concerning this invention.
[0033]
The third embodiment is different from the second embodiment in that a light modulation member 42 having a second modulation circuit 41 in the optical path between the laser light source 1 and the two-dimensional galvano scanner 3 (for example, an acoustooptic device ( AOM) and the like, and the second modulation condition storage circuit is provided in the storage device 12 to store the modulation condition, and the light intensity of the laser beam 2 is modulated based on the stored modulation condition. That is. By adopting such a configuration, the same operations and effects as those of the second embodiment can be obtained, and thus detailed description thereof is omitted.
(Fourth embodiment)
Next, a microscope illumination apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 6 shows a microscope illumination apparatus according to the fourth embodiment. In the fourth embodiment, a case where a microscope illumination device is applied to an inverted cubic microscope is shown. The same members as those in the first, second, and third embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0034]
The laser light 2 from the laser light source 1 is scanned by the two-dimensional galvano scanner 3, and the laser light that has passed through the relay lens 4 is reflected by the beam splitter 51 and collected on the entrance pupil plane I of the objective lens 8. The sample 6 is irradiated through the objective lens 8. The light (fluorescence) from the specimen 6 is collected by the objective lens 8, passes through the beam splitter 51 and the laser cut filter 52, and then is imaged on the camera 9 by the imaging lens 53 to be an optical image of the specimen 6 ( A fluorescent image is observed.
[0035]
The illumination light that irradiates the specimen 6 is scanned on the entrance pupil plane I of the objective lens 8 based on the control signal from the control device A so that the scanning of the shape of the ring 22 as shown in FIG. Is controlled, and total reflection illumination to the specimen 6 becomes possible. As a result, in the specimen 6, the vicinity of the interface between the slide glass and the specimen emits fluorescence in response to the evanescent wave, so that a fluorescence image in the vicinity of the interface can be observed.
[0036]
Since other operations and effects are the same as those of the first, second and third embodiments, description thereof will be omitted.
[0037]
As described above, according to the present invention, the total reflection condition can be easily set, the focused spot can be moved to an arbitrary position on the entrance pupil plane at an arbitrary speed, and the light intensity can be modulated. Become.
[0038]
The above-described embodiment is merely an example, and is not limited to the above-described configuration and shape, and can be appropriately modified and changed within the scope of the present invention.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the position of the condensing spot formed on the entrance pupil plane of the condensing lens can be freely set to an arbitrary position on the entrance pupil plane, and the microscope illumination method can be diversified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a microscope having a microscope illumination device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows an example of a converging spot scanning pattern in the first embodiment.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a microscope having a microscope illumination device according to a second embodiment of the present invention.
FIGS. 4A and 4B show a converging spot scanning pattern in the second embodiment, and FIGS. 4B and 4C show examples of light intensity distributions.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a microscope having a microscope illumination device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a total reflection microscope having a microscope illumination device according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser light source 2 Laser beam 3 Two-dimensional galvano scanner 4 Relay lens 5 Condenser lens 6 Sample 7 Ejection light 8 Objective lens 9 Camera 10 Drive circuit 11 Control circuit 12 Storage device 21 Condensing spot 22 Ring 31 Laser light modulation circuit 41 2nd Modulation circuit 42 Light modulation member 51 Beam splitter 52 Laser cut filter 53 Imaging lens A Control device I Entrance pupil plane

Claims

レーザ光源と、
前記レーザ光源からのレーザ光を走査する少なくとも１つのスキャナと、
前記走査されたレーザ光を物体面に集光する集光レンズと、
前記スキャナと前記集光レンズの物体側焦点面を概略光学的共役にする位置に配置され、前記集光レンズの入射瞳面上に前記走査されたレーザ光を集光するリレーレンズと、
前記スキャナを駆動する駆動回路と、
前記集光レンズを介して前記物体面に前記レーザ光が全反射角度で入射するよう、前記リレーレンズの集光する前記レーザ光の集光スポットが前記集光レンズの入射瞳面上の定められたリング状領域内に位置するように、前記駆動回路に前記スキャナの走査状態を制御する制御信号を与える制御回路とを具備し、
前記制御回路は、前記制御信号に基づき、前記集光スポットを前記リング状領域内の任意の位置に位置決めできることを特徴とする顕微鏡照明装置。 A laser light source;
At least one scanner for scanning laser light from the laser light source;
A condensing lens for condensing the scanned laser light on the object surface;
A relay lens that collects the scanned laser light on an entrance pupil plane of the condenser lens , which is disposed at a position that makes the object-side focal plane of the scanner and the condenser lens substantially optically conjugate ;
A drive circuit for driving the scanner;
A condensing spot of the laser beam condensed by the relay lens is determined on an entrance pupil plane of the condensing lens so that the laser beam is incident on the object plane through the condensing lens at a total reflection angle. A control circuit for providing a control signal for controlling the scanning state of the scanner to the drive circuit so as to be located in the ring-shaped region ,
The microscope illuminating device , wherein the control circuit can position the focused spot at an arbitrary position in the ring-shaped region based on the control signal .

請求項１に記載の顕微鏡照明装置において、
前記制御回路の制御条件を記憶する制御条件記憶回路と、
前記光源の光強度を変調する光変調回路と、
前記光変調回路の変調条件を記憶する変調条件記憶回路と、
を有することを特徴とする顕微鏡照明装置。The microscope illumination apparatus according to claim 1 ,
A control condition storage circuit for storing a control condition of the control circuit;
A light modulation circuit for modulating the light intensity of the light source;
A modulation condition storage circuit for storing a modulation condition of the light modulation circuit;
A microscope illuminating device comprising:

請求項１に記載の顕微鏡照明装置において、
前記光源と前記スキャナとの間の光路に配置された光変調部材と、
前記光変調部材を制御する第２の変調回路と、
前記第２の変調回路の変調条件を記憶する第２の変調条件記憶回路と、
を有することを特徴とする顕微鏡照明装置。The microscope illumination apparatus according to claim 1 ,
A light modulation member disposed in an optical path between the light source and the scanner;
A second modulation circuit for controlling the light modulation member;
A second modulation condition storage circuit for storing a modulation condition of the second modulation circuit;
A microscope illuminating device comprising:

請求項１から３のいずれか１項に記載の顕微鏡照明装置を具備することを特徴とする顕微鏡。 A microscope comprising the microscope illumination device according to any one of claims 1 to 3 .