JP2004038139A

JP2004038139A - 顕微鏡内への光線連結のための装置

Info

Publication number: JP2004038139A
Application number: JP2003051907A
Authority: JP
Inventors: Matthias Gonschor; マチアス　ゴンショール; Carsten Hoyer; カルステン　ホイヤー; Michael Brehm; ミケール　ブレーム
Original assignee: VEB Carl Zeiss Jena GmbH; Carl Zeiss Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG; Carl Zeiss Jena GmbH
Priority date: 2002-07-04
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2004-02-05
Also published as: US7042638B2; DE10229935A1; US20040047032A1; DE10229935B4

Abstract

【課題】顕微鏡の投射照明光路に対して、簡単に、そして多面的に適用できる光線連結装置の提供である。
【解決手段】ハロゲンランプなどの光ファイバ１５から伝送される好ましくはレーザ光が、コリメータ６およびリレーレンズ７を通って照明フィールド用絞り平面８に結像し、投射照明用鏡胴レンズ９および対物レンズ射出ひとみ１２が設けられている対物レンズ１０を通って被検体平面１１に結像する。平行化されたレーザ光の照明軸１７は、顕微鏡の照明軸１８に対して一定の基準角１９だけ傾斜している。コリメータ６、リレーレンズ７および投射照明用鏡胴レンズ９の各素子が組み合わさって標準投射照明ユニット１３を形成している。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、顕微鏡の投射照明光路に光線を連結させるための装置に関するものである。これは特に、カバーガラス／プレパラート間の界面層における全反射角度より大きな角度で検査対象のプレパラートに光を入射させる公知の鏡検法としての内部蛍光全反射法（ＴＩＲＦ）を実施する場合に利用できる。侵入深度がわづか１００から２００ｎｍのエバネッセント領域を持つプレパラートは全反射照明となる。それによりこの領域でしか蛍光励起が起こらず、蛍光信号の検出では従来法に比べて信号対雑音比の改善が得られる。
このことは例えば、カバーガラス面に直接載せられた細胞膜などの細胞内および細胞間伝達過程の研究に役立てることができる。
【０００２】
当初の実験についてはＤａｎｉｅｌ　Ａｘｅｌｒｏｄおよび協働者の書いた下記文献がある：
Ｓｔｏｕｔ　＆　Ａｘｅｌｒｏｄ：ｅｖａｎｅｓｃｅｎｔ　ｆｉｅｌｄ　ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ　ｂｙ　ｅｐｉ−ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，Ｄｅｚ．１９８９，Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｏｐｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．２４，Ｐ．５２３７
Ｓｕｎｄ，　Ｓｗａｎｓｏｎ　＆　Ａｘｅｌｒｏｄ：Ｃｅｌｌ　Ｍｅｍｂｒａｎｅ　Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ　Ｖｉｓｕａｌｉｚｅｄ　ｂｙ　Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ　Ｔｏｔａｌ　Ｉｎｔｅｒｎａｌ　Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ，Ｏｃｔ．１９９９，Ｂｉｏｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ，Ｖｏｌ．７７
【０００３】
そのほか主なものとして次の文献がある：
Ｚｅｎｉｓｅｋ，　Ｓｔｅｙｅｒ　＆　Ａｌｍｅｒｓ：Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ，Ｃａｐｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｅｘｏｃｙｔｏｓｉｓ　ｏｆ　ｓｉｎｇｌｅ　ｓｙｎａｐｔｉｃ　ｖｅｓｉｃｌｅｓ　ａｔ　ａｃｔｉｖｅ　ｚｏｎｅｓ，Ａｕｇ．２０００，Ｎａｔｕｒｅ，Ｖｏｌ．４０６
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
原則として、ＴＩＲＦ鏡検には透過光による方法と投射光による方法との２つの可能性がある：
ａ）透過光による方法では、コンデンサは、例えばＤＥ　１９９　２３　５６３　Ａ１（２０００年１２月７日発行）より公知になっているレーザ連結用プリズムシステムに取り換えねばならない。この解決策は一連の欠点があって、インバース型顕微鏡には適さない。それによれば、プレパラート上の必要箇所が、プリズムによって遮蔽されるので、多くの実験で必要なプレパラートへの接触が、不可能となるからである。
【０００５】
ｂ）投射光による方法では、１つには十分に大きな開口数を持った対物レンズが、またもう１つでは、その対物レンズを通してのレーザ連結が必要である。
公知の解決策において、レーザ連結は蛍光外側光路を通して行われるが、その場合、投射照明を標準型から特殊型に代えることが前提となる。
【０００６】
ＴＩＲＦレーザ連結には、そのほか標準投射照明に平行な光路が使用されることもある。その種対策用製品はＴ．Ｉ．Ｌ．Ｌ．Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ社からＴＩＬＬ−ＴＩＲＦモジュールの名称で提供されている。投射照明全体の取り換えはシステムを高価にさせ、フレキシビリティを低下させる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、現状技術の欠点を取り除くこと、および顕微鏡の投射照明光路に対して、簡単に、そして多面的に適用できる光線連結装置を提供することである。
この顕微鏡内への光線連結のための装置に関する課題は、請求項１の特徴によって解消される。その他の有利な実施態様は従属請求項に記載されている。
【０００８】
本発明に基づく解決手段の特に有利な点は、ほとんどの顕微鏡に標準装備されていて、それ自体はコントラスト化用特殊装置（例えば、ＤＩＣスライダ）の収容目的に使われる収納部が、照明光路に変更を加える必要もないまま、第２光源として、例えばレーザ光線を連結させるのに利用できることにある。
【０００９】
連結光線は、光軸に対して傾斜度の予備設定が可能なため、光線を極めて容易に高開口型対物レンズの射出ひとみ辺縁領域に向けることができるので、ＴＩＲＦ法を実施することができる。光軸に対する連結光線の基準傾斜を予備調整することで、ＴＩＲＦ法の実施に要する調整が非常に簡易化できる。
また、本発明は、光軸に平行な光線連結方法において、レーザ光源でプレパラートを照明するのにも同様に利用できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下では本発明を図１から３の実施例に基づきより詳しく説明する。
図１は標準投射照明装置２を持つ顕微鏡１（本例ではインバースタイプ）の概略図である。
第２光源（一般にはレーザ）の光が、本発明に基づくスライダ３により、光ファイバ４経由下で投射照明光路に連結される。
【００１１】
図２には本発明に基づく光線連結装置を持つ顕微鏡の光路が描かれている。
例えばハロゲンランプなどの光源５が、コリメータ６およびリレーレンズ７を通って照明フィールド用絞り平面８に結像する。それが投射照明用鏡胴レンズ９および対物レンズ１０を通って被検体平面１１に結像する。対物レンズ１０用に対物レンズ射出ひとみ１２が設けられている。コリメータ６、リレーレンズ７および投射照明用鏡胴レンズ９の各素子の組み合わせで標準投射照明ユニット１３が形成されている。
【００１２】
照明フィールド用絞り平面８には、光ファイバ１５から伝送される好ましくはレーザ光を顕微鏡の照明光路に連結させる反射素子１４が配置されている。その場合、色消し型または非球面型コリメータ１６が、ファイバ１５から発散する光線束を、鏡胴レンズ９へと通して、対物レンズ１０の射出ひとみ１２に集束させる。平行化されたレーザ光の照明軸１７は、顕微鏡の照明軸１８に対して一定の基準角１９だけ傾斜している。この傾斜効果により、広がったレーザ光が、投射照明用鏡胴レンズ９を通って対物レンズ射出ひとみ１２の辺縁領域に集束する。この傾斜角１９は、その時々の光学条件（光路の光学距離、鏡胴レンズの焦点距離）に依存し、例えば出願人の顕微鏡“Ａｘｉｏｖｅｒｔ　２００”の場合では約２°である。
【００１３】
この予備調整された傾斜角１９の持つ利点は、対物レンズ射出ひとみへのレーザ光のフォーカシングにおける横方向の微調整が、コリメータ光学系１６およびファイバ１５の照明軸を僅かに傾倒移動させることで、極簡単に達成できることである。さらに必要であれば、レーザスポットの焦点位置は、コリメータ光学系１６のフォーカシング微調整で設定することができる。
【００１４】
反射素子１４は、カラースプリッタとして構成されていて、その反射特性は、レーザ光が最大限反射し、且つ標準光源５からの光が殆ど妨げられることなく通過できるように選定されている。中心が投射照明ユニット１３の光軸２０上に来るように配置されているこのカラースプリッタ１４は、ファイバ１７からの光線束を受け止める。調整された基準傾斜の効果により、カラースプリッタ１４はその直径を小さく抑えることができる。コリメータ１６とファイバ１５から成る角度調整ユニットの傾倒時には、実際横方向への移動は起こらないからである。その場合角度の微調整には分刻みの傾倒が必要なだけであって、それによってぼやけ現象が起こることはない。
【００１５】
図３は、ファイバ収納部２２、コリメータ１６および転向カラースプリッタ１４が組み込まれて位置調整されている顕微鏡スライダ２１の形態の本発明に基づく光線連結装置を表わしたものである。
コリメータ１６は、ファイバ収納部２２と共にユニット２５内に統合することができ、その場合、基準傾斜１９に加えて微調整およびＴＩＲＦ法への角度設定のため、固体継手２３を使用し、マイクロメータねじ２４により傾倒させることができる。
【００１６】
本発明の実施態様はここで説明した実施例に限定されるものではなく、例えば基準傾斜１９は、カラースプリッタ１４の傾倒度を予備調整することによっても実現できる。
光線連結装置を、第２光源（レーザ）の連結にのみ用いるのであれば、基準角１９は０°とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく光線連結装置を持つ顕微鏡の概略図
【図２】連結光線の光路
【図３】本発明の実施態様としての顕微鏡スライダの概略図
【符号の説明】
１　　顕微鏡
２　　標準投射照明装置
３　　スライダ
４　　光ファイバ
５　　光源５
６　　コリメータ
７　　リレーレンズ
８　　照明フィールド用絞り平面
９　　投射照明用鏡胴レンズ
１０　　対物レンズ
１１　　被検体平面
１２　　対物レンズ射出ひとみ
１３　　標準投射照明ユニット１７　　レーザ光の照明軸
１４　　反射素子
１５　　光ファイバ
１６　　色消し型または非球面型コリメータ
１７　　レーザ光の照明軸
１８　　顕微鏡の照明軸
１９　　基準角
２１　　顕微鏡スライダ
２２　　ファイバ収納部
２３　　固体継手
２４　　マイクロメータねじ
２５　　ユニット

Claims

対物レンズ、鏡胴レンズ、および光源とコンデンサから成る投射照明装置を有し、そのコンデンサが、照明フィールド用絞り平面に光源を結像させ、光軸を特定化させる顕微鏡の光路内へプレパラート照明光を連結させるための装置であって、照明フィールド用絞り平面の近くに、光軸に対して僅かな傾斜角でもって、第２光源の光を、光路内へ反射させる、少なくとも部分的に反射機能を有する素子が配備されることを特徴とする光線連結のための装置。
第２光源が、レーザであることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡光路内への光線連結のための装置。
光路内への反射角が、第２光源からの光線について調整できることを特徴とする請求項１または２に記載の顕微鏡光路内への光線連結のための装置。
少なくとも部分的に反射機能を有する素子が、光軸に平行な第２光源からの光を光路内へ反射させることを特徴とする請求項１、２または３に記載の顕微鏡光路内への光線連結のための装置。
少なくとも部分的に反射機能を有する素子が、光軸に対して４５°の角度で配置されることを特徴とする請求項１、２、３または４に記載の顕微鏡光路内への光線連結のための装置。
第２光源からの光が、光学結像システムにより、少なくとも部分的に反射機能を有する素子に当たるように、その位置の設定がされている光ファイバを配備することを特徴とする先行請求項の１つに記載の顕微鏡光路内への光線連結のための装置。
光ファイバ・ホルダが、傾斜調整装置を有することを特徴とする請求項６に記載の顕微鏡光路内への光線連結のための装置。
光ファイバ・ホルダが、光軸に対して基準傾斜分の傾斜を有していることを特徴とする請求項７に記載の顕微鏡光路内への光線連結のための装置。
光学結像システムが、フォーカシング可能であることを特徴とする請求項６、７または８に記載の顕微鏡光路内への光線連結のための装置。
少なくとも部分的に反射機能を有する素子、光ファイバ・ホルダおよび光学結像システムが、１つの機械的ユニットに統合されることを特徴とする請求項６、７、８または９に記載の顕微鏡光路内への光線連結のための装置。
機械的ユニットが、スライダとして構成されることを特徴とする請求項１０に記載の顕微鏡光路内への光線連結のための装置。