JPH04350817A - Spectral confocal optical system - Google Patents
Spectral confocal optical systemInfo
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- JPH04350817A JPH04350817A JP12605391A JP12605391A JPH04350817A JP H04350817 A JPH04350817 A JP H04350817A JP 12605391 A JP12605391 A JP 12605391A JP 12605391 A JP12605391 A JP 12605391A JP H04350817 A JPH04350817 A JP H04350817A
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、分光の行なえる共焦点
光学系に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a confocal optical system capable of performing spectroscopy.
【0002】0002
【従来の技術】共焦点光学系は、一般の顕微鏡に比べて
結像特性に優れ面内分解能が高い。また、この共焦点光
学系は光軸方向に分解能を持つため、光軸方向の特定の
位置における試料の光学的断面像を得る、いわゆるオプ
チカルスライスを行なうことができる。この共焦点光学
系の応用分野の一つに生物分野における共焦点蛍光顕微
鏡法がある。この共焦点蛍光顕微鏡法においては、生物
標本からの蛍光の分光が重要であり、共焦点光学系を用
いて標本からの蛍光を分光する手法が提案されている。
この手法によれば、従来では不可欠であったダイクロイ
ックミラーやグレーティングなどの特別の光学素子を用
いることなく、蛍光の分光を行なうことができる。この
ような光学系の一例として図3に示すものが知られてい
る。図3は「コンフォーカル光学系における分光法の一
提案」(分光研究第39巻第6号(1990)347〜
352頁)より転載した。この光学系では、軸上の色収
差が大きいレンズ(L2)が検出器(Detector
)の手前に配置される。また検出器の直前にピンホール
(Pin Hole)が配置される。標本(Sampl
e)からの蛍光は、レンズ(L2)の色収差のため、そ
の波長に応じて光軸上の異なる点に集束される。そして
、ピンホール(Pin Hole)を光軸に沿って移動
させて、特定の波長の光のみを通過させて検出器(De
tector)に導くことにより、標本(Sample
)からの蛍光の分光を行なう。2. Description of the Related Art Confocal optical systems have superior imaging characteristics and high in-plane resolution compared to general microscopes. Furthermore, since this confocal optical system has resolution in the optical axis direction, it is possible to perform so-called optical slicing, which obtains an optical cross-sectional image of the sample at a specific position in the optical axis direction. One of the fields of application of this confocal optical system is confocal fluorescence microscopy in the biological field. In this confocal fluorescence microscopy, the spectroscopy of fluorescence from a biological specimen is important, and a method of spectroscopy of fluorescence from a specimen using a confocal optical system has been proposed. According to this method, fluorescence spectroscopy can be performed without using special optical elements such as dichroic mirrors and gratings, which were indispensable in the past. As an example of such an optical system, one shown in FIG. 3 is known. Figure 3 shows “A Proposal of Spectroscopy in Confocal Optical Systems” (Spectral Research Vol. 39, No. 6 (1990), 347-
Reprinted from page 352). In this optical system, a lens (L2) with large axial chromatic aberration is used as a detector.
) is placed in front of. Also, a pin hole is placed just in front of the detector. Sample
The fluorescence from e) is focused at different points on the optical axis depending on its wavelength due to the chromatic aberration of the lens (L2). Then, a pinhole is moved along the optical axis to allow only light of a specific wavelength to pass through, and a detector (De
sample by guiding it to the
) spectroscopy of fluorescence from
【0003】0003
【発明が解決しようとする課題】しかし、この光学系で
は共焦点光学系の利点の一つであるオプチカルスライス
を行なうことができない。つまり、この光学系でオプチ
カルスライスを行なおうとすると、波長の情報と試料の
深さ方向の情報とが重なってしまうため、正確な標本の
光学的断面像を得ることができない。However, this optical system cannot perform optical slicing, which is one of the advantages of a confocal optical system. In other words, when attempting to perform optical slicing with this optical system, wavelength information and sample depth information overlap, making it impossible to obtain an accurate optical cross-sectional image of the sample.
【0004】本発明は、このような不都合を解消するた
めになされたもので、標本のオプチカルスライスと標本
からの蛍光の分光とを行なえる共焦点光学系を提供する
ことを目的とする。The present invention has been made to eliminate such inconveniences, and an object of the present invention is to provide a confocal optical system that can perform optical slicing of a specimen and spectroscopy of fluorescence from the specimen.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明の共焦点光学系は
、光源と、光源からの光を試料に集光する対物レンズと
、試料からの光を集束する、色収差のない第一のレンズ
と、第一のレンズの集束点に配置される第一の微小開口
と、第一の微小開口を通過した光を集束する、軸上の色
収差を有する第二のレンズと、第二のレンズの集束点に
配置される第二の微小開口と、第二の微小開口を通過し
た光を受光する光電検出素子と、第一の微小開口を光軸
方向に移動させる第一の移動手段と、第二の微小開口を
光軸方向に移動させる第二の移動手段とを備えている。[Means for Solving the Problems] The confocal optical system of the present invention includes a light source, an objective lens that focuses light from the light source onto a sample, and a first lens without chromatic aberration that focuses light from the sample. a first micro-aperture disposed at the focal point of the first lens; a second lens having axial chromatic aberration that focuses the light passing through the first micro-aperture; a second micro-aperture disposed at the focal point; a photoelectric detection element that receives light passing through the second micro-aperture; a first moving means for moving the first micro-aperture in the optical axis direction; and second moving means for moving the second minute aperture in the optical axis direction.
【0006】[0006]
【作用】本発明の共焦点光学系では、試料からの光は第
一のレンズで一旦集光される。第一のレンズの後方には
第一の微小開口が配置されており、第一の微小開口は試
料の特定の深さからの光のみを選択的に通過させる。第
一の微小開口を通過した光は第二のレンズで集光される
。第二のレンズは軸上の色収差を有しているため、第二
のレンズに入射した光は波長に応じて光軸上の異なる点
に集光される。第二のレンズの後方には第二の微小開口
が配置されており、第二の微小開口は特定の波長の光の
みを通過させる。この光学系においては、第一の微小開
口を光軸に沿って移動させることにより試料の特定の深
さから光のみを選択でき、第二の微小開口を光軸に沿っ
て移動させることにより特定の波長の光を選択できる。
つまり、第一の微小開口によりオプチカルスライスが行
なわれ、第二の微小開口により分光が行なわれる。[Operation] In the confocal optical system of the present invention, light from the sample is once focused by the first lens. A first micro-aperture is arranged behind the first lens, and the first micro-aperture selectively passes only light from a specific depth of the sample. The light passing through the first micro-aperture is focused by the second lens. Since the second lens has axial chromatic aberration, the light incident on the second lens is focused on different points on the optical axis depending on the wavelength. A second micro-aperture is arranged behind the second lens, and the second micro-aperture allows only light of a specific wavelength to pass through. In this optical system, by moving the first micro-aperture along the optical axis, it is possible to select only light from a specific depth of the sample, and by moving the second micro-aperture along the optical axis, it is possible to select only the light from a specific depth of the sample. The wavelength of light can be selected. That is, optical slicing is performed using the first micro-aperture, and spectroscopy is performed using the second micro-aperture.
【0007】[0007]
【実施例】次に図面を参照しながら本発明の実施例につ
いて説明する。Embodiments Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0008】本発明の一実施例による共焦点光学系を図
1に示す。光源12から発せられた光は、コリメートレ
ンズ14により平行光束に変えられる。平行光束はダイ
クロイックミラー16で反射され、対物レンズ18で集
光され標本(試料)20に集光される。標本20は、光
軸に直交する面内で移動可能に支持されており、観測の
際にはその面内で移動される。標本20からの蛍光は、
対物レンズ18で集められ、ダイクロイックミラー16
を透過し、第一の集光レンズ22により集光される。第
一の集光レンズ22は色収差のない無収差レンズで、標
本20のある特定の深さからの蛍光は光軸上の一点に集
光される。第一の集光レンズ22の後方には、ピンホー
ル25を有する遮光板24が配置されている。ピンホー
ル25はその内側に集光する光のみを通過させる。言い
換えれば、標本20の特定の深さからの蛍光のみがピン
ホール25を通過し、他の深さからの蛍光は遮光板24
によって遮られる。その深さは、標本20または遮光板
24を光軸に沿って移動させることにより変えることが
できる。つまりオプチカルスライスを行なえる。FIG. 1 shows a confocal optical system according to an embodiment of the present invention. The light emitted from the light source 12 is converted into a parallel beam by the collimating lens 14. The parallel light beam is reflected by a dichroic mirror 16, focused by an objective lens 18, and focused onto a specimen (sample) 20. The specimen 20 is supported so as to be movable within a plane perpendicular to the optical axis, and is moved within that plane during observation. The fluorescence from specimen 20 is
It is collected by an objective lens 18 and a dichroic mirror 16.
The light passes through and is condensed by the first condensing lens 22. The first condensing lens 22 is an aberration-free lens without chromatic aberration, and the fluorescence from a certain depth of the specimen 20 is condensed to one point on the optical axis. A light shielding plate 24 having a pinhole 25 is arranged behind the first condensing lens 22 . The pinhole 25 allows only the light condensed inside the pinhole to pass through. In other words, only the fluorescence from a certain depth of the specimen 20 passes through the pinhole 25, and the fluorescence from other depths passes through the light shielding plate 25.
occluded by The depth can be changed by moving the specimen 20 or the light shielding plate 24 along the optical axis. In other words, you can perform optical slicing.
【0009】ピンホール25を通過した光は、第二の集
光レンズ26により再度集光される。第二の集光レンズ
26は比較的大きな軸上色収差を有しており、このため
波長に対応して光軸上の異なる点に集光される。第二の
集光レンズ26の後方には、ピンホール29を有する遮
光板28が配置されている。第二の集光レンズ26には
軸上の色収差があるため、特定の波長(図ではλ0)の
光のみがピンホール29を通過して光電検出素子30に
入射する。他の波長(図のλ1やλ2)の光は遮光板2
8によって遮られる。遮光板28は光軸に沿って移動可
能に設けられており、これを光軸に沿って移動させるこ
とにより、光電検出素子30に入射する光の波長を選択
することができる。つまり、標本からの蛍光の分光を行
なえる。The light that has passed through the pinhole 25 is condensed again by a second condenser lens 26. The second condensing lens 26 has a relatively large axial chromatic aberration, and therefore the light is condensed at different points on the optical axis depending on the wavelength. A light shielding plate 28 having a pinhole 29 is arranged behind the second condensing lens 26 . Since the second condenser lens 26 has axial chromatic aberration, only light of a specific wavelength (λ0 in the figure) passes through the pinhole 29 and enters the photoelectric detection element 30. Light of other wavelengths (λ1 and λ2 in the figure) is blocked by the light shielding plate 2.
Blocked by 8. The light shielding plate 28 is provided movably along the optical axis, and by moving this along the optical axis, the wavelength of the light incident on the photoelectric detection element 30 can be selected. In other words, it is possible to perform spectroscopy of fluorescence from a specimen.
【0010】本実施例の光学系では、第一の集光レンズ
22とピンホール25とによってオプチカルスライス用
の共焦点光学系が構成され、第二の集光レンズ26とピ
ンホール29とによって分光用の共焦点光学系が構成さ
れる。オプチカルスライス用の共焦点光学系により観察
する標本の断面が特定され、分光用の共焦点光学系によ
りその断面からの蛍光の分光が行なわれる。この構成に
よればオプチカルスライスと分光とを同時にしかも精密
に行なうことができる。In the optical system of this embodiment, the first condenser lens 22 and pinhole 25 constitute a confocal optical system for optical slicing, and the second condenser lens 26 and pinhole 29 constitute a confocal optical system for optical slicing. A confocal optical system is constructed for this purpose. A cross section of the specimen to be observed is specified by a confocal optical system for optical slicing, and fluorescence from that cross section is analyzed by a confocal optical system for spectroscopy. With this configuration, optical slicing and spectroscopy can be performed simultaneously and precisely.
【0011】次に本発明による別の実施例の共焦点光学
系を図2に示す。光源12を出た光はコリメートレンズ
14で平行光束に変えられ、ダイクロイックミラー16
に入射し反射される。ダイクロイックミラー16で反射
された光は、レンズ17で集光され遮光板24のピンホ
ール25を通過する。ピンホール25を通過した光は、
第一の集光レンズ22に入射し、平行光束となり対物レ
ンズ18に入射し、標本20に集光される。標本20は
、光軸に直交する面内で移動可能に支持されており、観
測の際にはその面内で移動される。標本20からの蛍光
は、対物レンズ18で集められた後、第一の集光レンズ
22により集光される。第一の集光レンズ22は色収差
のない無収差レンズで、標本20のある深さからの蛍光
は光軸上の一点に集光される。そのうち、ピンホール2
5の内側に集光される特定の深さからの蛍光のみがピン
ホール25を通過し、他の深さからの蛍光は遮光板24
によって遮られる。Next, a confocal optical system according to another embodiment of the present invention is shown in FIG. The light emitted from the light source 12 is converted into a parallel beam by a collimating lens 14, and then converted into a parallel beam by a dichroic mirror 16.
incident on and reflected. The light reflected by the dichroic mirror 16 is focused by the lens 17 and passes through the pinhole 25 of the light shielding plate 24. The light passing through the pinhole 25 is
The light enters the first condenser lens 22, becomes a parallel light beam, enters the objective lens 18, and is focused on the specimen 20. The specimen 20 is supported so as to be movable within a plane perpendicular to the optical axis, and is moved within that plane during observation. Fluorescence from the specimen 20 is collected by the objective lens 18 and then condensed by the first condensing lens 22. The first condensing lens 22 is an aberration-free lens without chromatic aberration, and the fluorescence from a certain depth of the specimen 20 is condensed to one point on the optical axis. Among them, pinhole 2
Only the fluorescence from a specific depth that is focused inside the pinhole 25 passes through the pinhole 25, and the fluorescence from other depths passes through the light shielding plate 24.
occluded by
【0012】ピンホール25を通過した光は、レンズ1
7とダイクロイックミラー16とを通過し、第二の集光
レンズ26に入射して集光される。第二の集光レンズ2
6は軸上の色収差が大きいレンズで、このため入射光は
その波長に応じて光軸上の異なる点に集光する。第二の
集光レンズ26の後方には、ピンホール29を有する遮
光板28が配置され、λ0で示した特定の波長の光のみ
がピンホール29を通過して光電検出素子30に入射す
る。λ1やλ2で示した他の波長の光は遮光板28によ
って遮られる。The light passing through the pinhole 25 passes through the lens 1
7 and the dichroic mirror 16, and enters the second condensing lens 26 where it is condensed. Second condensing lens 2
Reference numeral 6 denotes a lens with large axial chromatic aberration, so that incident light is focused on different points on the optical axis depending on its wavelength. A light shielding plate 28 having a pinhole 29 is arranged behind the second condensing lens 26, and only light of a specific wavelength indicated by λ0 passes through the pinhole 29 and enters the photoelectric detection element 30. Light of other wavelengths indicated by λ1 and λ2 are blocked by the light shielding plate 28.
【0013】本実施例の光学系では、光源12とコリメ
ートレンズ14・ダイクロイックミラー16・レンズ1
7・遮光板24・第二の集光レンズ26・遮光板28と
を光軸に沿って一体的に移動させることによりオプチカ
ルスライスを行ない、第二の集光レンズ26に対して遮
光板28を光軸に沿って移動させることにより分光を行
なう。このように、オプチカルスライス用の共焦点光学
系と分光用の共焦点光学系とを別々に有しているので、
オプチカルスライスと分光とを同時に精度良く行なうこ
とができる。The optical system of this embodiment includes a light source 12, a collimating lens 14, a dichroic mirror 16, and a lens 1.
7. Optical slicing is performed by moving the light shielding plate 24, the second condensing lens 26, and the light shielding plate 28 together along the optical axis, and the light shielding plate 28 is moved relative to the second condensing lens 26. Spectroscopy is performed by moving along the optical axis. In this way, since the confocal optical system for optical slicing and the confocal optical system for spectroscopy are separately provided,
Optical slicing and spectroscopy can be performed simultaneously with high precision.
【0014】[0014]
【発明の効果】本発明の共焦点光学系によれば、オプチ
カルスライスと分光とを同時にしかも精密に行なえるよ
うになる。According to the confocal optical system of the present invention, optical slicing and spectroscopy can be performed simultaneously and precisely.
【図1】本発明による共焦点光学系の一実施例を示す。FIG. 1 shows an embodiment of a confocal optical system according to the invention.
【図2】本発明による共焦点光学系の別の実施例を示す
。FIG. 2 shows another embodiment of a confocal optical system according to the invention.
【図3】共焦点光学系を応用して分光を行なう従来例を
示す。FIG. 3 shows a conventional example of performing spectroscopy using a confocal optical system.
12…光源、18…対物レンズ、22…第一の集光レン
ズ、26…第二の集光レンズ、25,29…ピンホール
、30…光電検出素子。DESCRIPTION OF SYMBOLS 12... Light source, 18... Objective lens, 22... First condensing lens, 26... Second condensing lens, 25, 29... Pinhole, 30... Photoelectric detection element.
Claims (1)
る対物レンズと、試料からの光を集束する、色収差のな
い第一のレンズと、第一のレンズの集束点に配置される
第一の微小開口と、第一の微小開口を通過した光を集束
する、軸上の色収差を有する第二のレンズと、第二のレ
ンズの集束点に配置される第二の微小開口と、第二の微
小開口を通過した光を受光する光電検出素子と、第一の
微小開口を光軸方向に移動させる第一の移動手段と、第
二の微小開口を光軸方向に移動させる第二の移動手段と
を備える分光共焦点光学系。Claim 1: A light source, an objective lens that focuses light from the light source onto a sample, a first lens without chromatic aberration that focuses light from the sample, and a first lens disposed at the focus point of the first lens. a first micro-aperture, a second lens having axial chromatic aberration that focuses the light that has passed through the first micro-aperture, and a second micro-aperture disposed at the focal point of the second lens; a photoelectric detection element that receives light that has passed through the second minute aperture; a first moving means that moves the first minute aperture in the optical axis direction; and a second moving means that moves the second minute aperture in the optical axis direction. A spectroscopic confocal optical system comprising a moving means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12605391A JPH04350817A (en) | 1991-05-29 | 1991-05-29 | Spectral confocal optical system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12605391A JPH04350817A (en) | 1991-05-29 | 1991-05-29 | Spectral confocal optical system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04350817A true JPH04350817A (en) | 1992-12-04 |
Family
ID=14925477
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12605391A Pending JPH04350817A (en) | 1991-05-29 | 1991-05-29 | Spectral confocal optical system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04350817A (en) |
-
1991
- 1991-05-29 JP JP12605391A patent/JPH04350817A/en active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19991124 |