JPH04350817A - 分光共焦点光学系 - Google Patents
分光共焦点光学系Info
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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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- light
- lens
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- pinhole
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- Pending
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 73
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 title abstract description 3
- 230000004075 alteration Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 6
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 15
- 238000001218 confocal laser scanning microscopy Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000001506 fluorescence spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【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。
光学系に関する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
、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。
【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。
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。
【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。
いて説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【図１】本発明による共焦点光学系の一実施例を示す。
【図２】本発明による共焦点光学系の別の実施例を示す
。
。
【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。
示す。
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。
ズ、２６…第二の集光レンズ、２５，２９…ピンホール
、３０…光電検出素子。
Claims (1)
- 【請求項１】 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
を備える分光共焦点光学系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12605391A JPH04350817A (ja) | 1991-05-29 | 1991-05-29 | 分光共焦点光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12605391A JPH04350817A (ja) | 1991-05-29 | 1991-05-29 | 分光共焦点光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04350817A true JPH04350817A (ja) | 1992-12-04 |
Family
ID=14925477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12605391A Pending JPH04350817A (ja) | 1991-05-29 | 1991-05-29 | 分光共焦点光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04350817A (ja) |
-
1991
- 1991-05-29 JP JP12605391A patent/JPH04350817A/ja 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 |