JP4996304B2 - 走査型顕微鏡とその調節方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、同一の視野を達成するためのこれら対物レンズの倍率とガルバノスキャナの偏向角との組み合わせは、複数通り存在するので、その選択をユーザに任せると最適な観察条件による観察を行うことができないという不都合がある。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、対物レンズの倍率と走査手段による照明光の偏向角と、これに基づく総合倍率との関係を理解した上での操作をユーザに強いることなく、簡易に最適な調節を行うことを可能とする走査型顕微鏡とその調節方法を提供することを目的としている。
本発明は、標本に対して照明光を集光する対物レンズと、照明光を偏向して走査させる走査手段と、該走査手段により走査された照明光を前記対物レンズの瞳へ投影する瞳投影光学系と、総合倍率を指定する総合倍率指定部と、前記対物レンズおよび前記瞳投影光学系を含む光学系の倍率が前記総合倍率指定部により指定された総合倍率以下であり、前記光学系の開口数が最大となるように、前記対物レンズおよび前記瞳投影光学系の少なくとも一方を切り替える光学系選択部と、前記光学系の倍率と前記総合倍率との比に基づいて、前記総合倍率が達成されるように、前記走査手段による照明光の偏向角を決定する偏向角決定部とを備える走査型顕微鏡を提供する。
このようにすることで、光学系選択部の作動により、総合倍率以下の倍率を有しかつ開口数が最大となる瞳投影光学系の瞳投影倍率が選択され、偏向角決定部の作動により、光学系倍率と総合倍率との比に基づいて偏向角が決定され、指定された総合倍率が達成されるとともに、最も高い分解能が得られるように設定される。
このようにすることで、ズーム機構の作動により瞳投影光学系の瞳投影倍率を連続的に変化させて最適な瞳投影倍率を選択し、その後走査手段による偏向角を決定することにより、指定された総合倍率を達成しかつ最も高い分解能を得ることができる偏向角の最適値を設定することができる。
このようにすることで、瞳投影光学系を不連続に切り替え、かつ選択された瞳投影倍率に対して最適な偏向角が選択されることにより、指定された総合倍率を達成しかつ最も高い分解能を得ることができる。
このようにすることで、ユーザが所望の視野寸法を指定するだけで、指定された総合倍率を達成しかつ最も高い分解能を得ることができる。したがって、ユーザの操作性をさらに向上することができる。
このようにすることで、総合倍率以下の倍率を有しかつ開口数が最大の対物レンズが選択され、対物レンズの倍率と総合倍率との比に基づいて偏向角が決定されるので、指定された総合倍率が達成されるとともに、最も高い分解能が得られるように、走査型顕微鏡が調節される。
このようにすることで、総合倍率以下の倍率を有しかつ開口数が最大となる瞳投影光学系の瞳投影倍率が選択され、光学系倍率と総合倍率との比に基づいて偏向角が決定されるので、指定された総合倍率が達成されるとともに、最も高い分解能が得られるように走査型顕微鏡が調節される。
本実施形態に係る走査型顕微鏡1は、図1に示されるように、レーザ光を出射するレーザ光源2と、該レーザ光源2からのレーザ光を2次元的に走査するガルバノスキャナ3と、該ガルバノスキャナ3により走査されたレーザ光を集光して、ガルバノスキャナ3の位置に形成される瞳をリレーする瞳投影レンズ4および結像レンズ5と、これら瞳投影レンズ4および結像レンズ5により瞳をリレーされたレーザ光をステージ26上の標本Aに集光させる対物レンズ6とを備えている。また走査型顕微鏡1は、標本Aにおいて発生し、対物レンズ6、結像レンズ5、瞳投影レンズ4およびガルバノスキャナ3を介して戻る蛍光を透過させレーザ光を反射するダイクロイックミラー7と、該ダイクロイックミラー7を透過した蛍光を集光する共焦点レンズ8と、該共焦点レンズ8の焦点位置に配置された共焦点ピンホール9と、蛍光に混入しているレーザ光を遮断するバリアフィルタ10と、バリアフィルタ10を透過した蛍光を検出する光検出器11とを備えている。図中、符号12はミラーである。
コントロールユニット15は、該コントロールユニット15に接続された波形メモリ20から読み出した波形信号を第1のD/A変換器16に入力するとともに、後述する振幅制御信号Vを第2のD/A変換器17に入力し、これら2つのD/A変換器16,17の出力が乗算器18により乗算処理された後、アンプ19により増幅されてガルバノスキャナ3に入力されるようになっている。
また、前記光検出器11は、例えば光電子増倍管であり、ガルバノスキャナ3によるレーザ光の各走査位置毎に、検出した蛍光の輝度情報を出力するようになっている。出力された蛍光輝度情報は、A/D変換器25によりディジタル値に変換された後に、コントロールユニット15に入力されるようになっている。
ユーザは、コンピュータ24に接続された入力手段21,22を使用して、観察条件として所望の総合倍率Mを入力する(ステップS1)。
総合倍率M(例えば、M=50)が入力されると、コントロールユニット15に送られる。コントロールユニット15においては、対物レンズリストが参照され、総合倍率M以下の倍率mを有する対物レンズ6(例えば、図2の対物レンズリストに示される例では、レボルバ穴番号1,2,3)が抽出されるとともに、抽出された対物レンズ6の中から開口数が最大の対物レンズ6(例えば、図2の対物レンズリストに示される例では、レボルバ穴番号3、倍率m=40)が選択される(ステップS2)。
V=(m/M)×Vref (1)
なお、Vrefは基準値である。
この例では、基準値Vref=5Vとすると、コントロールユニット15から出力される振幅制御信号Vは、V=40/50×5=4Vとなる。
そして、乗算器18において、第1のD/A変換器16から出力される波形信号と、第2のD/A変換器17から出力される振幅制御信号Vとが乗算される。
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顕微鏡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。
瞳投影光学系32の倍率可変範囲は、最小倍率Gref(例えば、Gref=4)から、レーザ光が対物レンズ6の瞳をちょうど満たすようになる最大倍率(例えば、8倍)までの範囲に設定されている。
ユーザは、コンピュータ24に接続された入力手段21,22を使用して、観察条件として所望の総合倍率Mを入力する(ステップS1)。
総合倍率M(例えば、M=50)が入力されると、コントロールユニット15に送られる。コントロールユニット15においては、総合倍率Mと対物レンズ6の倍率m(例えば、m=10)との比を最小倍率Grefに乗算した倍率Gmax=M/m×Gref(例えば、Gmax=50/10×4=20)が算出される(ステップS2′)。
V=(G/Gref)×(m/M)×Vref (2)
この例では、基準値Vref=5Vとすると、コントロールユニット15から出力される振幅制御信号Vは、V=(8/4)×(10/50)×5=2Vとなる。
そして、乗算器18において、第1のD/A変換器16から出力される波形信号と、第2のD/A変換器17から出力される振幅制御信号Vとが乗算される。
そして、所望の総合倍率Mを指定するだけで、該総合倍率Mを達成する組み合わせの中で、最も開口数が大きい組み合わせが選択されるので、高分解能の画像を簡易に取得することができるという利点がある。
G 瞳投影倍率
M 総合倍率
V 振幅制御信号(偏向角)
1,1′ 走査型顕微鏡
3 ガルバノスキャナ(走査手段)
4 瞳投影レンズ(瞳投影光学系:光学系)
5 結像レンズ(瞳投影光学系:光学系)
6 対物レンズ(光学系)
14 電動レボルバ(光学系選択部)
15 コントロールユニット(偏向角決定部)
24 コンピュータ(総合倍率指定部)
31 モータ(光学系選択部)
32 瞳投影光学系(光学系)
Claims (9)
- 標本に対して照明光を集光する対物レンズと、
照明光を偏向して走査させる走査手段と、
該走査手段により走査された照明光を前記対物レンズの瞳へ投影する瞳投影光学系と、
総合倍率を指定する総合倍率指定部と、
前記対物レンズおよび前記瞳投影光学系を含む光学系の倍率が前記総合倍率指定部により指定された総合倍率以下であり、前記光学系の開口数が最大となるように、前記対物レンズおよび前記瞳投影光学系の少なくとも一方を切り替える光学系選択部と、
前記光学系の倍率と前記総合倍率との比に基づいて、前記総合倍率が達成されるように、前記走査手段による照明光の偏向角を決定する偏向角決定部とを備える走査型顕微鏡。 - 前記対物レンズが選択可能に複数設けられ、
前記瞳投影光学系が固定された瞳投影倍率を備え、
前記光学系選択部が、前記総合倍率以下の倍率を有し、開口数が最大の対物レンズを選択し、
前記偏向角決定部が、前記光学系選択部により選択された対物レンズの倍率と前記総合倍率との比に基づいて、前記照明光の偏向角を決定する請求項1に記載の走査型顕微鏡。 - 前記瞳投影光学系が、瞳投影倍率を変更可能であり、
前記光学系選択部は、前記光学系の倍率が前記総合倍率以下であり、前記光学系の開口数が最大となるように瞳投影倍率を変更し、
前記偏向角決定部が、前記光学系の倍率と前記総合倍率との比に基づいて、前記照明光の偏向角を決定する請求項1に記載の走査型顕微鏡。 - 前記光学系選択部が、前記瞳投影光学系の瞳投影倍率を連続的に変化させるズーム機構である請求項3に記載の走査型顕微鏡。
- 前記瞳投影光学系が選択可能に複数設けられ、
前記光学系選択部が、複数の瞳投影光学系の中から1つの瞳投影光学系を選択する請求項3に記載の走査型顕微鏡。 - 前記総合倍率指定部が、観察する視野を物体面における寸法で表した量で指定する視野指定部を備え、該視野指定部により指定された視野に基づいて前記総合倍率を換算する請求項1から請求項5のいずれかに記載の走査型顕微鏡。
- 標本に対して照明光を集光する対物レンズと、照明光を偏向して走査させる走査手段と、該走査手段により走査された照明光を前記対物レンズの瞳へ投影する瞳投影光学系とを備える走査型顕微鏡の調節方法であって、
総合倍率を指定し、前記対物レンズおよび前記瞳投影光学系を含む光学系の倍率が指定された総合倍率以下であり、かつ、前記光学系の開口数が最大となるように、前記対物レンズおよび前記瞳投影光学系の少なくとも一方を切り替え、
前記光学系の倍率と前記総合倍率との比に基づいて、前記総合倍率が達成されるように、前記走査手段による照明光の偏向角を決定する走査型顕微鏡の調節方法。 - 前記対物レンズが選択可能に複数設けられ、前記瞳投影光学系が固定された瞳投影倍率を備える走査型顕微鏡において、
前記総合倍率以下の倍率を有し、開口数が最大の対物レンズを選択し、
選択された対物レンズの倍率と前記総合倍率との比に基づいて、前記照明光の偏向角を決定する請求項7に記載の走査型顕微鏡の調節方法。 - 前記瞳投影光学系が、瞳投影倍率を変更可能に設けられた走査型顕微鏡において、
前記光学系の倍率が前記総合倍率以下であり、前記光学系の開口数が最大となるように瞳投影倍率を変更し、
前記光学系の倍率と前記総合倍率との比に基づいて、前記照明光の偏向角を決定する請求項7に記載の走査型顕微鏡の調節方法。
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