JP4818634B2 - 走査型蛍光観察装置 - Google Patents
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Description
これに対して、レーザ走査型共焦点蛍光顕微鏡のように、対物レンズに入射させるレーザ光の波長帯域が広い範囲にわたる場合には、特許文献1のように、対物レンズに入射する光の波面を調節するだけでは、色収差による分解能の低下を十分に抑制することが困難であり、鮮明な蛍光画像を取得することができないという問題がある。
本発明は、複数の異なる波長の励起光を出射可能な光源装置と、該光源装置から出射された励起光を走査する走査装置と、該走査装置により走査された励起光を試料に集光する対物光学系と、励起光を照射された試料において発生し、対物光学系、走査装置を介して戻る蛍光を集光する集光光学系と、該集光光学系により集光された蛍光を検出する光検出装置と、前記励起光の光路上に配置され、励起光の波面を調節する第1の波面調節装置と、前記蛍光の光路上に配置され、蛍光の波面を調節する第2の波面調節装置と、前記光源装置から出射される励起光の波長に基づいて、前記第1および第2の波面調節装置を連動させる制御装置とを備え、前記第1の波面調節装置および前記第2の波面調節装置が、形状可変ミラーまたは液晶光学素子のいずれかからなる走査型蛍光観察装置を提供する。
また、第1の波面調節装置および第2の波面調節装置を、形状可変ミラーまたは液晶光学素子のいずれかから構成することで、簡易に、励起光の波長に基づいて励起光および蛍光の波面を調節することができる。
このように構成することで、試料から複数波長の蛍光が発生する場合に、蛍光波長分岐手段の作動により、蛍光を波長毎に分岐することができる。したがって、複数の波長の蛍光を波長毎に波面調節して、同一位置に集光させることが可能となる。この場合に、全ての蛍光に対して第2の波面調節装置を配置してもよいが、基準となる波長以外の波長の蛍光に対して第2の波面調節装置を配置してもよい。また、色収差が同等の波長の蛍光に対しては、第2の波面調節装置を共通化することにしてもよい。なお、蛍光波長分岐手段としては、例えば、ダイクロイックミラーが用いられる。
このように構成することで、光源装置から複数波長の励起光が出射される場合に、励起光波長分岐手段の作動により、励起光を波長毎に分岐し、第1の波面調節装置により波長毎に波面調節することができる。この場合に、全ての波長の励起光に対して第1の波面調節装置を配置してもよいが、基準となる波長以外の波長の励起光に対して第1の波面調節装置を配置してもよい。また、色収差が同等の波長の励起光に対しては、第1の波面調節装置を共通化することにしてもよい。なお、励起光波長分岐手段としては、例えば、ダイクロイックミラーが用いられる。
このように構成することで、波面を調節する第1の波面調節装置および/または第2の波面調節装置に入射させる励起光および/または蛍光の光束径の変動を最小限に抑えることができる。したがって、励起光および/または蛍光の波面調節を容易にすることができる。
本実施形態に係る走査型蛍光観察装置1は、図1に示されるように、光学ユニット2と、観察装置本体3と、これらを制御する制御装置4とを備えている。
光源装置5は、例えば、波長の異なる3つのレーザ光源8と、各レーザ光源8から発せられたレーザ光(励起光)Lを略平行光にするコリメートレンズ9と、これら3つのレーザ光源8から出射された3種類の波長のレーザ光Lを同一光路に合流させるミラー10およびダイクロイックミラー11とを備えている。
本実施形態に係る走査型蛍光観察装置1を用いて試料Aを蛍光観察する場合に、光源装置5から出射させるレーザ光Lの波長を選択すると、制御装置4の作動により、形状可変ミラー24の反射面形状および集光レンズ12の位置が設定される。この状態で、選択された波長のレーザ光Lがレーザ光源8から出射されると、レーザ光Lは、ダイクロイックミラー7によって反射された後に、形状可変ミラー24によって反射される。
また、レーザ光Lの波長が変化することによって、試料Aにおいて発生する蛍光Fの波長が変化しても、移動装置12aの作動によって集光レンズ12の位置が調節されるので、蛍光Fは、その波長にかかわらず、同一位置に配置されているピンホール13を通過させられて光検出器14により検出されることになる。
したがって、複数の波長のレーザ光Lを用いて試料Aの深さ方向の同一の観察位置の蛍光画像を取得することができる。
また、波面調節装置として形状可変ミラー24および光軸方向に移動可能な集光レンズ12を例示したが、これに代えて、液晶光学素子を採用してもよい。
本実施形態の説明において、上述した第1の実施形態に係る走査型蛍光観察装置1と構成を共通とする箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
特に、CARS顕微鏡(Coherent Anti-stokes Raman Spectroscopy)のように、異なる波長の2つのレーザ光を試料Aに照射して、試料A内において可干渉的に相互作用したストークス・ラマン散乱により、単一の非ストークス波長で強い蛍光を得る用途には適している。
次に、本発明に係る走査型蛍光観察装置の第1実施例について、図6〜図12および表1〜表10を参照して以下に説明する。
本実施例に係る走査型蛍光観察装置は、ほぼ第1の実施形態に対応するもので、図6に示されるように、集光レンズ12に代えて形状可変ミラーDMF2を用いている点において第1の実施形態と相違している。図6においては、光源装置5を省略している。
本実施例においては、形状可変ミラーの反射面の形状Z(x,y)を以下の数1の通りに定義する。また、2つの形状可変ミラーDFM1,DFM2の数1における変形パラメータCj(j=4,6,11,13,15)は表7および表8の通りに定義する。
次に、本発明に係る走査型蛍光観察装置の第2実施例について、図15および表11〜表13を参照して以下に説明する。
本実施例は上述した第2の実施形態に対応するものである。各レンズのレンズデータは第1実施例と同じである。また、形状可変ミラーDFM1の変形パラメータも第1実施例と同じである。図15において、各光学要素間の距離を表11に示す。図示しない距離は、第1実施例と同じである。
F 蛍光
L,L1,L2 レーザ光(励起光)
1,30 走査型蛍光観察装置
4 制御装置
5 光源装置
6 光検出装置
7 ダイクロイックミラー(蛍光分岐手段)
12 集光光学系
12a 移動装置(第2の波面調節装置)
17 走査装置
20 対物レンズ(対物光学系)
24,34 形状可変ミラー(第1の波面調節装置)
35 形状可変ミラー(第2の波面調節装置)
37 ダイクロイックミラー(励起光波長分岐手段)
39 ダイクロイックミラー(蛍光波長分岐手段)
Claims (5)
- 複数の異なる波長の励起光を出射可能な光源装置と、
該光源装置から出射された励起光を走査する走査装置と、
該走査装置により走査された励起光を試料に集光する対物光学系と、
励起光を照射された試料において発生し、対物光学系、走査装置を介して戻る蛍光を集光する集光光学系と、
該集光光学系により集光された蛍光を検出する光検出装置と、
前記励起光の光路上に配置され、励起光の波面を調節する第1の波面調節装置と、
前記蛍光の光路上に配置され、蛍光の波面を調節する第2の波面調節装置と、
前記光源装置から出射される励起光の波長に基づいて、前記第1および第2の波面調節装置を連動させる制御装置とを備え、
前記第1の波面調節装置および前記第2の波面調節装置が、形状可変ミラーまたは液晶光学素子のいずれかからなる走査型蛍光観察装置。 - 前記励起光の光路から、前記光検出装置に向かう蛍光を分岐する蛍光分岐手段を備え、
前記第1の波面調節装置が、前記光源装置と前記蛍光分岐手段との間に配置され、
前記第2の波面調節装置が、前記蛍光分岐手段と前記光検出装置との間に配置されている請求項1に記載の走査型蛍光観察装置。 - 前記蛍光を波長毎に分岐する蛍光波長分岐手段を備え、
前記第2の波面調節装置が、前記蛍光波長分岐手段と前記光検出装置との間に配置されている請求項2に記載の走査型蛍光観察装置。 - 前記励起光を波長毎に分岐する励起光波長分岐手段を備え、
前記第1の波面調節装置が、前記励起光波長分岐手段と前記蛍光分岐手段との間に配置されている請求項1から請求項3のいずれかに記載の走査型蛍光観察装置。 - 前記第1の波面調節装置および/または前記第2の波面調節装置が、前記対物レンズの入射瞳位置またはこれと共役な位置に配置されている請求項1から請求項4のいずれかに記載の走査型蛍光観察装置。
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