JP5289792B2 - 焦点検出装置とそれを用いた蛍光観察装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1の実施の形態にかかる蛍光観察装置の概略構成を示す図である。なお、第1の実施の形態及び以降の実施の形態では、蛍光観察装置として倒立型の落射蛍光顕微鏡を用いて、本発明の実施の形態を説明する。
図1において、1は顕微鏡本体であり、この顕微鏡本体1は、一般的な倒立型の落射蛍光顕微鏡と同様に、照明部2、ダイクロイックミラー3、対物レンズ4、ハーフミラー5、光学フィルタ6および光ディテクタとしての撮像素子(CCDカメラなど)7を有しており、それらが、それぞれの光軸を一致させて配置されている。
なお、蛍光像によるピント検出は、コントラスト差に限らず、像の強度分布などからも求めることができる。
エバネッセントと組み合わせた高精度の焦点検出の効果が得られる。すなわち、蛍光112は上記の数十ナノメートル〜数百ナノメートルのエバネッセント光17の領域でしか発光しないため、数十ナノメートル〜数百ナノメートルという精度で焦点検出ができる。
図2は、本発明の第2の実施の形態にかかる蛍光観察装置の概略構成を示す図である。図2において、図1と同じ部分には同じ符号を付している。
第2の実施の形態では、第1の実施の形態における装置に、新たに焦点検出装置系である集光レンズ30と検出器31を観察光学系の光軸に対して追加している。
図2において、第1の実施の形態では戻り光113を遮光していたが、本実施の形態では、戻り光113を遮光せずに、集光レンズ30にて検出器31の検出ポイント37の後方に集光している。
カバーガラス面13が対物レンズ4の焦点位置よりも上方向に動いた場合を考慮すると、照明光111の戻り光は検出ポイント37に対して検出ポイント38とは反対側の図示しない光路を通ることになる。
従って、まず、ピントがあった状態における集光レンズ30による集光位置である検出器31の検出ポイント37の位置を記憶しておく。そして、集光位置が、検出ポイント37からずれたときに、ピントがずれているということなので、対物レンズ4を動かして、集光位置をピントが合った状態である検出ポイント37の位置に戻す。
これにより、上記の効果に加え、カバーガラス13と標本12の密着面と異なる位置に対物レンズ4の焦点をオフセットして合わせたままで、焦点位置を検出する事ができる。
これにより、上記の効果に加え、エバネッセント光17の浸み出し深さを変化させても焦点位置を検出する事ができる。
これにより、エバネッセント光17の浸み出し深さの変化量を求める事ができる。
これにより、上記の効果に加え、高価な検出器31をより安価な検出器に置き換えることができる。
これにより、上記の効果に加え、焦点検出用の光源の波長を、生体である標本12にダメージを与えにくい赤外光などに変更することができる。
図4は、本発明の第3の実施の形態にかかる蛍光観察装置の概略構成を示す図である。図4において、図1と同じ部分には同じ符号を付している。
図4に示すように、本実施の形態では、新たに焦点検出光源系である焦点検出用レンズ50と、焦点検出装置系である焦点検出用レンズ53と、2分割検出器54とを観察光学系の光軸に対して追加している。
焦点検出用レンズ50が照明光路内に挿入されると、遮光板52は焦点検出戻り光132の光路から抜かれて、焦点検出戻り光132は2分割検出器54に到達する。一方、焦点検出用レンズ50が照明光路内から抜かれると、遮光板52は戻り光113の光路に挿入されて、戻り光113は遮光される。
そこで、2分割検出器54の集光面55にて両検出素子にまたがった小さな集光光が観察できるように対物レンズを光軸方向に調整することで焦点調整を行うことができる。
図7は、本発明の第4の実施の形態にかかる蛍光観察装置の概略構成を示す図である。図7において、図1と同じ部分には同じ符号を付している。
図7に示すように、本実施の形態では、新たに焦点検出光源系である焦点検出光源60と、コリメートレンズ61と、遮光板62と、半透過ミラー63と、焦点検出用ダイクロイックミラー69と、焦点検出装置系である焦点検出用レンズ64と、波長カット板70と、2分割検出器65とを観察光学系の光軸に対して追加している。
焦点検出光ダイクロイックミラー69は、蛍光の波長を透過すると共に、蛍光より波長の長い焦点検出光141を反射するように設定されている。
遮光板62は、焦点検出光の断面から見て半円形に遮光するように、円板状のガラス板の半円部分を遮光し、残りを透過させている。
2分割検出器65の分割面は、光軸と平行でかつ焦点検出光141と焦点検出戻り光142の分割ラインを含む面と同じ面で構成される。
図10は、本発明の第5の実施の形態にかかる蛍光観察装置の概略構成を示す図である。図10において、図1と同じ部分には同じ符号を付している。
ダイクロイックミラー3で反射された焦点検出光源87のレーザ光は、焦点検出光151として対物レンズ4を介して標本12に照射される。
焦点検出装置89は、集光レンズ80、ピンホール81、フィルタ82、検出器83で構成され、各々が顕微鏡本体1の光軸と一致している。散乱光161は集光レンズ80で検出器83に集光される。集光レンズ80の瞳位置にはピンホール81が配置され、焦点を合わせたい視野中心の散乱光114以外の不要な光線を大幅にカットする。ピンホール81と検出器83の間には、赤外域の所定波長である散乱光161の波長のみを透過しそれ以外の照明光88などの波長を除去するフィルタ82が構成される。
散乱光161は、上記のように、数十ナノメートル〜数百ナノメートルのエバネッセント光17の領域でしか発光しないため、数十ナノメートル〜数百ナノメートルという精度の焦点検出が効果として得られる。
2…照明部
3…ダイクロイックミラー
4…対物レンズ
5…ハーフミラー
6…光学フィルタ
7…撮像素子
8…照射光源
9…集光レンズ
10…制御部
12…標本
13…カバーガラス
14…位置制御部
15…オイル
16…接眼レンズ
17…エバネッセント光
18…撮像レンズ
30…集光レンズ
31…検出器
32…カバーガラス面
36…エバネッセント光
39…ピンホール
40…光検出器
41…集光ポイント検出器
50…焦点検出用レンズ
52…遮光板
53…焦点検出用レンズ
54…2分割検出器
55…集光面
60…焦点検出光源
61…コリメートレンズ
62…遮光板
63…半透過ミラー
64…焦点検出用レンズ
65…分割検出器
66…集光面
67…ボケ光
69…焦点検出用ダイクロイックミラー
80…集光レンズ
81…ピンホール
82…フィルタ
83…検出器
84…照明光源
85…励起フィルタ
86…集光レンズ
87…焦点検出光源
89…焦点検出装置
Claims (6)
- 観察標本を観察するための対物レンズと、
前記観察標本の屈折率とは異なる屈折率をもつ透明部材と、
前記観察標本を励起するために所定の波長を有する光源と、
前記光源からの照明光を、前記観察標本と前記透明部材との境界面で全反射するように前記対物レンズの外周部分を通して出射する照明光学系と、
前記境界面で全反射した反射光を前記対物レンズを介して検出する検出器と、
前記光源からの照明光が前記境界面で全反射したときに生じるエバネッセント光により前記観察標本の蛍光観察を行う観察光学系と、
前記観察光学系の光軸に対して設けられ、前記光源からの照明光により前記境界面で全反射した反射光を前記検出器の検出面に集光させる結像光学系と、
前記検出器が検出する前記境界面で全反射した反射光の集光位置に基づいて、前記対物レンズと前記観察標本とを相対移動させ、前記対物レンズの焦点調整を行う制御部と、
を備えたことを特徴とする焦点検出装置。 - 前記照明光学系は、前記光源からの照明光を前記対物レンズの瞳位置で集光させる焦点検出用レンズを有することを特徴とする請求項1記載の焦点検出装置。
- 前記制御部は、前記境界面を合焦位置とした時の検出位置を、前記境界面とは異なる位置を合焦位置とした時の集光位置に変更することで、合焦位置を前記境界面からオフセットさせることを特徴とする請求項2記載の焦点検出装置。
- 前記結像光学系の光路内に挿脱可能で、前記反射光を遮光する遮光部材をさらに有し、
前記焦点検出用レンズは前記照明光学系の光路内に挿脱可能で、前記焦点検出用レンズを光路内に挿入するとともに、前記遮光部材を光路から外すことで行われる前記焦点検出と、前記焦点検出用レンズを光路内から外すとともに前記遮光部材を光路に挿入して前記観察標本にエバネッセント光を照射させる蛍光観察とを切換え可能であることを特徴とする請求項2記載の焦点検出装置。 - 前記照明光学系は、前記境界面に対する前記照明光の入射角度を変化可能であることを特徴とする請求項1乃至4記載の焦点検出装置。
- 前記照明光学系は、前記光源から出射された前記照明光及び前記境界面から全反射した反射光を反射するダイクロイックミラーを有することを特徴とする請求項1乃至5記載の焦点検出装置。
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