JP2008197178A - Laser scanning type microscope - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はレーザー走査型顕微鏡に関する。 The present invention relates to a laser scanning microscope.
共焦点レーザー走査顕微鏡は、通常の顕微鏡に比べて、分解能・コントラストが良く、試料の高さ方向にも分解能を持つことから、例えば生体試料や半導体試料の観察・測定等に広く使用されている。これを蛍光顕微鏡と組み合わせた共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡は、レーザーによって試料内の蛍光物質の蛍光を観察する顕微鏡である。近年では共焦点レーザー走査蛍光顕微鏡において複数色(複数波長)のレーザーを試料に照射して、試料を複数の蛍光物質を使って多色に染め分けて観測する手法が多く利用される。 Confocal laser scanning microscopes are widely used for observation and measurement of biological samples and semiconductor samples, for example, because they have better resolution and contrast than normal microscopes and also have resolution in the sample height direction. . A confocal laser scanning fluorescence microscope in which this is combined with a fluorescence microscope is a microscope that observes fluorescence of a fluorescent substance in a sample with a laser. In recent years, a confocal laser scanning fluorescence microscope often uses a method of irradiating a sample with lasers of a plurality of colors (multiple wavelengths) and observing the sample in multiple colors using a plurality of fluorescent substances.
このとき、多色(多波長)の観察光を正確に測定する方法として、分光装置を用いる方法が知られている。例えば特許文献1では、回折格子(グレーティング)を用いて観察光を分光し、さらに回折格子を傾けるなどして、所望の波長範囲の強度分布を取得するといった方法が取られる。 At this time, a method using a spectroscopic device is known as a method for accurately measuring multi-color (multi-wavelength) observation light. For example, in Patent Document 1, a method is adopted in which the observation light is dispersed using a diffraction grating (grating) and the diffraction distribution is further tilted to obtain an intensity distribution in a desired wavelength range.
しかし、上記のような回折格子などを駆動させる方法には大きな問題がある。それは回折格子などを物理的に駆動させるためには少なからず時間を要することである。すなわち、多色の観察光を測定できてはいるものの、測定の同時性は確保されていないということである。 However, there is a big problem with the method of driving the diffraction grating as described above. That is, it takes time to drive the diffraction grating and the like physically. That is, although multicolor observation light can be measured, the simultaneity of measurement is not ensured.
特に、近年の生体試料観察では生きたままの試料における生体反応や生体活動を観察することが主流になりつつある。このような観察では同時性の確保は非常に重要な要素である。このような状況により、高速駆動する分光装置が求められていた。
本発明では、上記の技術的問題に鑑み、高速波長走査を行える分光装置を備えたレーザー走査型顕微鏡を提供することを目的とする。 In view of the above technical problem, an object of the present invention is to provide a laser scanning microscope including a spectroscopic device capable of performing high-speed wavelength scanning.
本発明の上記課題は、観察光を分光して検出するレーザー走査型顕微鏡において、前記観察光を分散特性によって分光して射出するKTN結晶と、前記KTN結晶から射出された射出光を検出する検出器と、前記KTN結晶と前記検出器の間に配置される、前記KTN結晶の屈折率傾斜に直交した方向に開口したスリットとを備え、前記KTN結晶に印加する電圧を制御することによって、前記スリットを通過する前記射出光の検出波長を動的に切り換えることによって達成される。本構成では検出波長の切り換え時に機械的な駆動を伴わないので、動作が非常に高速である。 In the laser scanning microscope for spectroscopically detecting the observation light, the above-described problem of the present invention is to detect the KTN crystal that emits the observation light by dispersing the observation light according to dispersion characteristics, and the detection that detects the emission light emitted from the KTN crystal. And a slit that is disposed between the KTN crystal and the detector and that opens in a direction perpendicular to the refractive index gradient of the KTN crystal, and controls the voltage applied to the KTN crystal, This is achieved by dynamically switching the detection wavelength of the emitted light passing through the slit. Since this configuration does not involve mechanical driving when switching the detection wavelength, the operation is very fast.
また、観察光を分光して検出するレーザー走査型顕微鏡において、前記観察光を分散特性によって分光して射出するKTN結晶と、前記KTN結晶から射出された射出光を検出するための前記KTN結晶の屈折率傾斜方向に配列された1次元配列検出器を備え、前記KTN結晶に印加する電圧を制御することによって、前記射出光の検出波長を動的に切り換えることによっても達成される。 Further, in a laser scanning microscope for spectroscopically detecting the observation light, a KTN crystal that divides and emits the observation light according to a dispersion characteristic, and a KTN crystal for detecting the emission light emitted from the KTN crystal. This can also be achieved by providing a one-dimensional array detector arranged in the gradient direction of the refractive index and dynamically switching the detection wavelength of the emitted light by controlling the voltage applied to the KTN crystal.
さらに、前記KTN結晶に入射する観察光は、偏光ビームスプリッターとλ/2板を組み合わせて、前記KTN結晶の有効方向の直線偏光に変換された後に前記KTN結晶に入射されることは望ましい。この構成により、KTN結晶の持つ偏光特性により生じるロスを低減することができる。 Furthermore, it is desirable that the observation light incident on the KTN crystal is combined with a polarizing beam splitter and a λ / 2 plate, converted into linearly polarized light in the effective direction of the KTN crystal, and then incident on the KTN crystal. With this configuration, it is possible to reduce the loss caused by the polarization characteristics of the KTN crystal.
また、観察光を分光して検出するレーザー走査型顕微鏡において、前記観察光を分散特性によって分光して射出する第一のKTN結晶と、前記第一のKTN結晶によって分光された射出光を、前記射出光の分光方向と直交する方向にさらに分光して射出する第二のKTN結晶と、前記第二のKTN結晶から射出された前記射出光を検出するための2次元配列検出器を備えることも望ましい。この構成によれば前記観察光の波長分布と偏光の比率を同時に検出することが可能となる。 Further, in the laser scanning microscope for spectroscopically detecting the observation light, the first KTN crystal that emits the observation light by dispersing the observation light according to a dispersion characteristic, and the emission light that is split by the first KTN crystal, A second KTN crystal that further diverges and emits light in a direction orthogonal to the spectral direction of the emitted light, and a two-dimensional array detector for detecting the emitted light emitted from the second KTN crystal. desirable. According to this configuration, it is possible to simultaneously detect the wavelength distribution of the observation light and the polarization ratio.
また、観察光を分光して検出するレーザー走査型顕微鏡において、前記観察光を分散特性によって分光して射出する第一のKTN結晶と、前記第一のKTN結晶によって分光された射出光を、前記射出光の分光方向と直交する方向にさらに分光して射出する第二のKTN結晶と、前記第一のKTN結晶の屈折率傾斜方向に配列された第一の1次元配列検出器と、前記第二のKTN結晶の屈折率傾斜方向に配列された第二の1次元配列検出器を備えることも望ましい。この構成によっても前記観察光の波長分布と偏光の比率を同時に検出することが可能となる。 Further, in the laser scanning microscope for spectroscopically detecting the observation light, the first KTN crystal that emits the observation light by dispersing the observation light according to a dispersion characteristic, and the emission light that is split by the first KTN crystal, A second KTN crystal that further diverges and emits light in a direction orthogonal to the spectral direction of the emitted light, a first one-dimensional array detector arranged in a refractive index gradient direction of the first KTN crystal, and the first It is also desirable to have a second one-dimensional array detector arranged in the direction of refractive index tilt of the second KTN crystal. Even with this configuration, it is possible to simultaneously detect the wavelength distribution of the observation light and the ratio of polarization.
さらに、観察光を分光して検出するレーザー走査型顕微鏡において、前記観察光を分散特性によって分光して射出するKTN結晶と、前記KTN結晶から射出された射出光を検出するための2次元配列検出器を備え、前記KTN結晶に印加する電界を回転させることにより、前記KTN結晶から射出される前記射出光の分光方向を回転させることによって波長分布とその時間変化を検出することも望ましい。この構成によれば、分光によって波長分布を取得しながら、分光方向を高速回転させてその時間変化を取得することができる。 Further, in a laser scanning microscope for spectroscopically detecting observation light, two-dimensional array detection for detecting the KTN crystal that emits the observation light by dispersing the observation light according to dispersion characteristics and the emission light emitted from the KTN crystal It is also desirable to detect the wavelength distribution and its time change by rotating the spectral direction of the emitted light emitted from the KTN crystal by rotating the electric field applied to the KTN crystal. According to this configuration, while acquiring the wavelength distribution by spectroscopy, the time change can be acquired by rotating the spectral direction at a high speed.
さらに、観察光を分光して検出するレーザー走査型顕微鏡において、前記観察光を分散特性によって分光して射出するKTN結晶と、前記KTN結晶から射出された射出光を反射する多面鏡と、前記多面鏡から反射された反射光を集光させるレンズと、前記レンズの集光面に配置され、前記観察光の分光方向に配列された1次元配列検出器を備え、前記KTN結晶に印加する電圧を制御することによって、前記観察光の分散を動的に切り換えることも好ましい。 Further, in a laser scanning microscope for spectroscopically detecting the observation light, the KTN crystal that divides and emits the observation light according to dispersion characteristics, a polygon mirror that reflects the emission light emitted from the KTN crystal, and the polyhedral A lens for condensing the reflected light reflected from the mirror, and a one-dimensional array detector arranged on the light condensing surface of the lens and arranged in the spectral direction of the observation light, and a voltage applied to the KTN crystal. It is also preferable to dynamically switch the dispersion of the observation light by controlling.
また、観察光を分光して検出するレーザー走査型顕微鏡において、前記観察光を分散特性によって分光して射出するKTN結晶と、前記KTN結晶の有効方向の偏光成分を偏向して射出された第一の射出光を反射する第一の多面鏡と、前記KTN結晶の有効方向と直交する偏光成分を偏向せずに射出された第二の射出光の偏光面を90度回転させて再び前記KTN結晶に入射するためのλ/4板と反射部材の組み合わせと、前記反射部材から入射された直線偏光を偏向して射出された第二の射出光を反射する第二の多面鏡と、前記第一の多面鏡から反射された反射光と前記第二の多面鏡から反射された反射光を同時に集光させるレンズと、前記レンズの集光面に配置され、前記観察光の分光方向に配列された1次元配列検出器を備え、前記KTN結晶に印加する電圧を制御することによって、前記観察光の分散を動的に切り換え、波長分布と偏光の比率を同時に検出することもできる。 Further, in the laser scanning microscope for spectroscopically detecting the observation light, the KTN crystal that emits the observation light by dispersing the observation light according to a dispersion characteristic, and the first polarized light component that is emitted by deflecting the polarization component in the effective direction of the KTN crystal. The first polyhedral mirror that reflects the emitted light of the second and the polarization plane of the second emitted light that is emitted without deflecting the polarization component orthogonal to the effective direction of the KTN crystal is rotated by 90 degrees and again the KTN crystal A combination of a λ / 4 plate and a reflecting member for incidence on the second polygon mirror, a second polygon mirror for deflecting the linearly polarized light incident from the reflecting member and reflecting the second emitted light, and the first A lens that simultaneously collects the reflected light reflected from the polygon mirror and the reflected light reflected from the second polygon mirror, and is arranged on the condensing surface of the lens and arranged in the spectral direction of the observation light A one-dimensional array detector, By controlling the voltage applied to the N crystal, dynamically switches the variance of the observation light, it is also possible to detect the ratio of the wavelength distribution polarization simultaneously.
また、観察光を分光して検出するレーザー走査型顕微鏡において、前記観察光を分散特性によって分光して射出するKTN結晶と、前記KTN結晶の有効方向の偏光成分を偏向して射出された第一の射出光を反射する第一の凹面鏡と、前記KTN結晶の有効方向と直交する偏光成分を偏向せずに射出された第二の射出光の偏光面を90度回転させて再び前記KTN結晶に入射するためのλ/4板と反射部材の組み合わせと、前記反射部材から入射された直線偏光を偏向して射出された第二の射出光を反射する第二の凹面鏡と、前記第一の凹面鏡から反射された反射光と前記第二の凹面鏡から反射された反射光の共通光路上に配置され、分光方向に直交した方向に開口したスリットと、前記スリットによって所望の波長を選択して検出する検出器を備え、前記KTN結晶に印加する電圧を制御することによって、前記スリットを通過する前記射出光の検出波長を動的に切り換えることも考えられる。 Further, in the laser scanning microscope for spectroscopically detecting the observation light, the KTN crystal that emits the observation light by dispersing the observation light according to a dispersion characteristic, and the first polarized light component that is emitted by deflecting the polarization component in the effective direction of the KTN crystal. The first concave mirror that reflects the emitted light and the polarization plane of the second emitted light that is emitted without deflecting the polarization component orthogonal to the effective direction of the KTN crystal are rotated by 90 degrees to form the KTN crystal again. A combination of a λ / 4 plate for incidence and a reflecting member, a second concave mirror for deflecting the linearly polarized light incident from the reflecting member and reflecting the second emitted light, and the first concave mirror The slit is arranged on the common optical path of the reflected light reflected from the second concave mirror and the reflected light reflected from the second concave mirror and opens in a direction orthogonal to the spectral direction, and a desired wavelength is selected and detected by the slit. detection The provided, by controlling the voltage applied to the KTN crystal, it is conceivable to dynamically switch the detection wavelength of the emitted light passing through said slit.
さらに、観察光を分光して検出するレーザー走査型顕微鏡において、前記観察光を分散特性によって分光して射出するKTN結晶と、前記KTN結晶の有効方向の偏光成分を偏向して射出された第一の射出光を反射する第一の凹面鏡と、前記KTN結晶の有効方向と直交する偏光成分を偏向せずに射出された第二の射出光の偏光面を90度回転させて再び前記KTN結晶に入射するためのλ/4板と反射部材の組み合わせと、前記反射部材から入射された直線偏光を偏向して射出された第二の射出光を反射する第二の凹面鏡と、前記第一の凹面鏡から反射された反射光と前記第二の凹面鏡から反射された反射光の共通光路上に配置され、分光方向に配列された1次元配列検出器と、前記スリットによって所望の波長を選択して検出する検出器を備え、前記KTN結晶に印加する電圧を制御することによって、前記スリットを通過する前記射出光の検出波長を動的に切り換えることも考えられる。 Further, in the laser scanning microscope for spectroscopically detecting the observation light, the KTN crystal that emits the observation light by dispersing the observation light according to the dispersion characteristic, and the first polarized light component that is emitted by deflecting the polarization component in the effective direction of the KTN crystal. The first concave mirror that reflects the emitted light and the polarization plane of the second emitted light that is emitted without deflecting the polarization component orthogonal to the effective direction of the KTN crystal are rotated by 90 degrees to form the KTN crystal again. A combination of a λ / 4 plate for incidence and a reflecting member, a second concave mirror for deflecting the linearly polarized light incident from the reflecting member and reflecting the second emitted light, and the first concave mirror A desired wavelength is selected and detected by a one-dimensional array detector arranged on the common optical path of the reflected light reflected from the light and the reflected light reflected from the second concave mirror and arranged in the spectral direction, and the slit. Detector Comprising, by controlling the voltage applied to the KTN crystal, it is conceivable to dynamically switch the detection wavelength of the emitted light passing through said slit.
本発明によれば、高速波長走査を行える分光装置を備えたレーザー走査型顕微鏡が提供される。
また、本発明によるレーザー走査型顕微鏡の一形態では、偏光異方性と波長分布が同時に取得できる。
According to the present invention, a laser scanning microscope provided with a spectroscopic device capable of performing high-speed wavelength scanning is provided.
Further, in one embodiment of the laser scanning microscope according to the present invention, polarization anisotropy and wavelength distribution can be acquired simultaneously.
さらに、本発明によるレーザー走査型顕微鏡の一形態では、波長分布と時間分解測定を同時に実行できる。 Furthermore, in one form of the laser scanning microscope according to the present invention, wavelength distribution and time-resolved measurement can be performed simultaneously.
以下では、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図1は本発明の実施に利用される一般的な形のレーザー走査型顕微鏡の模式図である。同図における顕微鏡本体1は、ステージ2上の試料3を、対物レンズ4を使って観察する。そして顕微鏡本体1にはスキャンユニット5が接続され、スキャンユニット5にはレーザーユニット6からファイバーケーブル7を通してレーザーが導入され内部でレーザー走査が行われる。上記のような構成をする理由は一般的なレーザーユニットは大型の装置となるので顕微鏡本体に直接備え付けることができないからである。さらにコンピュータ端末8が備えられ、スキャンユニット5やレーザーユニット6の制御と得られた検出結果の可視化に利用される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram of a laser scanning microscope having a general shape used in the practice of the present invention. The microscope main body 1 in the figure observes the sample 3 on the stage 2 using the objective lens 4. A scanning unit 5 is connected to the microscope main body 1, and a laser is introduced from the laser unit 6 through the fiber cable 7 to the scanning unit 5, and laser scanning is performed inside. The reason for the above configuration is that a general laser unit is a large apparatus and cannot be directly attached to the microscope body. Furthermore, a computer terminal 8 is provided, which is used to control the scan unit 5 and the laser unit 6 and to visualize the detection results obtained.
図2は従来のレーザー走査型顕微鏡の内部構成を説明する概略図である。通常のレーザー走査型顕微鏡ではレーザー光源として例えばアルゴンイオンレーザー(488nm)とHe−Neグリーンレーザー(543nm)とHe−Neレーザー(633nm)などの複数のレーザー光源9を搭載し、ダイクロイックミラー10を組み合わせることによって同一光路に合成することによって一つのレーザーユニット6を構成する。一つの光路に合成されたレーザーはAOTF(Acousto-optic tunable filters)12によって光量調節などを行った後にファイバーカップリング機構13を経由してファイバーケーブル7に導入される。 FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the internal configuration of a conventional laser scanning microscope. In an ordinary laser scanning microscope, a plurality of laser light sources 9 such as an argon ion laser (488 nm), a He—Ne green laser (543 nm), and a He—Ne laser (633 nm) are mounted as a laser light source, and a dichroic mirror 10 is combined. Thus, one laser unit 6 is configured by combining them in the same optical path. The laser combined in one optical path is introduced into the fiber cable 7 via the fiber coupling mechanism 13 after adjusting the light amount by an AOTF (Acousto-optic tunable filters) 12.
ファイバーケーブル7からスキャンユニット5に導入されたレーザーはダイクロイックミラー15によって、対物レンズ4方向へ反射される。その光路の途中にはガルバノミラー16、瞳投影レンズ17、結像レンズ18が配置され、レーザーを走査する機能が備えられている。 The laser introduced from the fiber cable 7 into the scan unit 5 is reflected by the dichroic mirror 15 toward the objective lens 4. In the middle of the optical path, a galvanometer mirror 16, a pupil projection lens 17, and an imaging lens 18 are arranged and have a function of scanning a laser.
試料からの観察光は逆の光路を通り、ダイクロイックミラー15を通過して検出光路に入る。検出光路内には結像レンズ20が配置され、観察光は共焦点ピンホール21に結像され、これを通過した観察光を回折格子(グレーディング)22によって分光した後に、検出器(フォトマルチプライヤ)25によって所望の波長の観察光を検出する。ここで、図中の符号23、24は、それぞれ凹面ミラーとスリットである。このとき、回折格子22と凹面ミラー23の角度を変える、あるはスリット24を可変にすることによって取得波長帯域を変えることができる。 Observation light from the sample passes through the reverse optical path, passes through the dichroic mirror 15 and enters the detection optical path. An imaging lens 20 is disposed in the detection optical path, and the observation light is imaged on a confocal pinhole 21. The observation light that has passed therethrough is dispersed by a diffraction grating (grading) 22, and then a detector (photomultiplier). ) 25 to detect observation light having a desired wavelength. Here, reference numerals 23 and 24 in the figure denote a concave mirror and a slit, respectively. At this time, the acquisition wavelength band can be changed by changing the angle between the diffraction grating 22 and the concave mirror 23, or by making the slit 24 variable.
なお、図中の符号11、14、19は光路を曲げるためのミラーである。
本発明は、回折格子22や凹面ミラー23あるはスリット24の駆動に伴う時間のロスをKTN(タンタル酸ニオブ酸カリウム)結晶に交換することによって大幅に短縮する。そこで、図3を使ってKTN結晶の働きについて説明する。
Reference numerals 11, 14, and 19 in the figure are mirrors for bending the optical path.
The present invention greatly reduces the time loss associated with driving the diffraction grating 22, the concave mirror 23, or the slit 24 with KTN (potassium tantalate niobate) crystals. Therefore, the function of the KTN crystal will be described with reference to FIG.
KTN結晶26は電圧の印加により屈折率の変化(光電効果)する光学素子である。その原理は以下の通りである。2つの電極27によって電圧が印加されることによって電界傾斜28が発生する。その結果、KTN結晶26内に屈折率分布が生じる。そしてこの屈折率分布によって入射光が偏向する仕組みである。 The KTN crystal 26 is an optical element that changes its refractive index (photoelectric effect) when a voltage is applied. The principle is as follows. When a voltage is applied by the two electrodes 27, an electric field gradient 28 is generated. As a result, a refractive index distribution is generated in the KTN crystal 26. The incident light is deflected by this refractive index distribution.
ただし、KTN結晶26のこの作用には偏光特性がある。つまり、有効な入射方向の直線偏光のみにしか上述の作用は起こらない。
図4はKTN結晶26にランダム偏光が入射した場合の作用を説明する図である。同図において実線で示されるのは有効直線偏光であり、上述の通り電界方向に偏向される。一方、有効入射方向と直交する成分は異なる振る舞いをする。この直交成分のうち大部分は直行し、残りは有効直線偏光と反対(およそ1/8の振り角)に偏向させる。つまり、KTN結晶26にランダム偏光が入射した場合は電界方向に光線が分離される。
However, this action of the KTN crystal 26 has polarization characteristics. That is, the above-described action occurs only in the linearly polarized light in the effective incident direction.
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation when random polarized light is incident on the KTN crystal 26. In the figure, a solid line indicates effective linearly polarized light, which is deflected in the electric field direction as described above. On the other hand, the component orthogonal to the effective incident direction behaves differently. Most of this orthogonal component is orthogonal, and the rest is deflected opposite to the effective linear polarization (approximately 1/8 swing angle). That is, when random polarized light enters the KTN crystal 26, the light beam is separated in the direction of the electric field.
次に、KTN結晶26を使って波長選択を行うための基本構成を、図5を使って説明する。一般的な光学素子と同様にKTN結晶26も分散を持つ。すなわち、多波長光線を入射した場合は、波長ごとに分解されて射出される。そこで、射出光の一部をスリット29や開口で抜き出すことにより、所望の波長の光線のみを選択することができる。また、電極27に印加する電圧の制御によりKTN結晶26の屈折率分布は変えることができるので、スリット29を動かすことなく選択波長を変更することができる。この操作は物質的な駆動を伴わないので、作動が高速である。 Next, a basic configuration for performing wavelength selection using the KTN crystal 26 will be described with reference to FIG. Like a general optical element, the KTN crystal 26 also has dispersion. That is, when multi-wavelength light is incident, it is decomposed and emitted for each wavelength. Therefore, by extracting a part of the emitted light through the slit 29 or the opening, it is possible to select only a light beam having a desired wavelength. In addition, since the refractive index distribution of the KTN crystal 26 can be changed by controlling the voltage applied to the electrode 27, the selected wavelength can be changed without moving the slit 29. Since this operation does not involve material driving, the operation is fast.
以下では、レーザー走査型顕微鏡においてKTN結晶26を分光に利用した本発明の実施例について説明する。ここでは、スキャンユニット5の内部構成についてのみの説明をするが、それ以外の部位は従来と同様の構成としてよい。 Hereinafter, an embodiment of the present invention in which the KTN crystal 26 is used for spectroscopy in a laser scanning microscope will be described. Here, only the internal configuration of the scan unit 5 will be described, but other portions may have the same configuration as the conventional one.
図6は本発明の実施の一形態によるスキャンユニット5の内部構成の概略図である。同図において、レーザーユニットからファイバーケーブルを通じて導入された多波長レーザー光は、ダイクロイックミラー15によって、対物レンズ4方向へ反射される。試料からの観察光は逆にダイクロイックミラー15を通過し、結像レンズ20によって共焦点ピンホール21に集光される。 FIG. 6 is a schematic diagram of an internal configuration of the scan unit 5 according to the embodiment of the present invention. In the figure, the multi-wavelength laser light introduced from the laser unit through the fiber cable is reflected by the dichroic mirror 15 toward the objective lens 4. On the contrary, the observation light from the sample passes through the dichroic mirror 15 and is focused on the confocal pinhole 21 by the imaging lens 20.
本発明のこの実施例では、共焦点ピンホール21の後段にKTN結晶26を配置した構成をとる。先述のとおり、KTN結晶26は入射光を分光して射出する働きを持つ。分光された観察光を凹面鏡23によって並行化してスリット24に照射する。このとき、凹面鏡23の代わりにレンズなどを使った構成をしてもよいが、分光された光を扱うには色収差が発生しないミラーの方が好ましい。 In this embodiment of the present invention, the KTN crystal 26 is arranged at the subsequent stage of the confocal pinhole 21. As described above, the KTN crystal 26 has a function of separating and emitting incident light. The split observation light is collimated by the concave mirror 23 and applied to the slit 24. At this time, a lens or the like may be used instead of the concave mirror 23. However, a mirror that does not generate chromatic aberration is preferable to handle the dispersed light.
スリット24の開口部に照射される観察光は一定の波長帯域に限られるので、スリット24の後段に配置された検出器25(フォトマルが好ましい)には一定の波長帯域に限られた観察光が検出される。このときに、KTN結晶26に印加する電圧を制御することによって、スリット24の開口部に照射される波長帯域を調節することができる。 Since the observation light irradiated to the opening of the slit 24 is limited to a certain wavelength band, the observation light limited to a certain wavelength band is provided to the detector 25 (preferably photomultiplier) arranged at the subsequent stage of the slit 24. Is detected. At this time, the wavelength band applied to the opening of the slit 24 can be adjusted by controlling the voltage applied to the KTN crystal 26.
図7は本発明の実施の一形態によるスキャンユニット5の内部構成の概略図である。本構成は実施例1の構成において、KTN結晶の偏光特性による光量のロスを防ぐ構成となっている。よって、実施例1と同じ構成部は説明を省く。 FIG. 7 is a schematic diagram of the internal configuration of the scan unit 5 according to an embodiment of the present invention. This configuration is a configuration that prevents loss of light amount due to the polarization characteristics of the KTN crystal in the configuration of the first embodiment. Therefore, the description of the same components as those in the first embodiment is omitted.
本発明のこの実施例では、共焦点ピンホール21とKTN結晶26の間に観察光を直線偏光に変換する仕組みを配置した構成をとる。具体的には偏光ビームスプリッター30とλ/2板31を組み合わせた構成が考えられる。まず偏光ビームスプリッター30によってKTN結晶26の有効方向の直線偏光とその直交方向の直線偏光に分離する。その後、有効方向に直交した直線偏光をλ/2板31を使って偏光面を90度回転させる。その後、合成光学部材32によって二つの直線偏光を合成する。なお、偏光ビームスプリッター30から合成光学部材32までの光路はミラーなどによって適切に導かれなければいけないが、図中では省略する。 This embodiment of the present invention has a configuration in which a mechanism for converting observation light into linearly polarized light is disposed between the confocal pinhole 21 and the KTN crystal 26. Specifically, a configuration in which the polarization beam splitter 30 and the λ / 2 plate 31 are combined can be considered. First, the polarizing beam splitter 30 separates the linearly polarized light in the effective direction of the KTN crystal 26 and the linearly polarized light in the orthogonal direction thereof. Thereafter, the polarization plane of the linearly polarized light orthogonal to the effective direction is rotated by 90 degrees using the λ / 2 plate 31. Thereafter, the two linearly polarized lights are synthesized by the synthesis optical member 32. The optical path from the polarization beam splitter 30 to the combining optical member 32 must be appropriately guided by a mirror or the like, but is omitted in the drawing.
本実施例によれば、KTN結晶の偏光特性による光量のロスを抑えることができる。 According to this embodiment, it is possible to suppress the loss of light amount due to the polarization characteristics of the KTN crystal.
図8は本発明の実施の一形態によるスキャンユニット5の内部構成の概略図である。本構成は実施例1の構成において、フォトマルのような検出器25の代わりにラインセンサのような1次元的な検出器33を配置する。この構成によって、分光された観察光の波長分布を一度に取得できる。 FIG. 8 is a schematic diagram of the internal configuration of the scan unit 5 according to an embodiment of the present invention. In this configuration, in the configuration of the first embodiment, a one-dimensional detector 33 such as a line sensor is disposed instead of the detector 25 such as a photomultiplier. With this configuration, the wavelength distribution of the dispersed observation light can be acquired at once.
図9は本発明の実施の一形態によるスキャンユニット5の内部構成の概略図である。本構成は実施例2の構成において、フォトマルのような検出器25の代わりにラインセンサのような1次元的な検出器33を配置する。この構成によって、分光された観察光の波長分布を一度に取得でき、かつKTN結晶の偏光特性による光量のロスを抑えることができる。 FIG. 9 is a schematic diagram of an internal configuration of the scan unit 5 according to the embodiment of the present invention. In this configuration, in the configuration of the second embodiment, a one-dimensional detector 33 such as a line sensor is arranged instead of the detector 25 such as a photomultiplier. With this configuration, it is possible to acquire the wavelength distribution of the dispersed observation light at a time, and to suppress the loss of light amount due to the polarization characteristics of the KTN crystal.
図10は本発明の実施の一形態によるスキャンユニット5の内部構成の概略図である。本構成はKTN結晶の偏光特性を使うことによって、波長分布と偏光の比率を一度に取得できる。 FIG. 10 is a schematic diagram of the internal configuration of the scan unit 5 according to an embodiment of the present invention. In this configuration, by using the polarization characteristics of the KTN crystal, the ratio between the wavelength distribution and the polarization can be obtained at one time.
KTN結晶は電圧を印加する方向に入射光を曲げることができ、かつその方向に分光する。しかもKTN結晶は有効方向の直線偏光にのみ作用する。そこで電圧を印加する方向を互いに直交させた2つのKTN結晶26と26’によって直交成分ごとに観察光を分光する。この結果、射出された観察光は2つの方向に分離され、かつ分光される。つまり、CCDのような2次元の検出器34によって検出をすれば、L字型に分光された観察結果が得られる。このとき、縦方向と横方向の光強度は偏光の度合いを表す。 The KTN crystal can bend incident light in a direction in which a voltage is applied and splits the light in that direction. Moreover, the KTN crystal acts only on the linearly polarized light in the effective direction. Therefore, the observation light is dispersed for each orthogonal component by the two KTN crystals 26 and 26 'in which the voltage application directions are orthogonal to each other. As a result, the emitted observation light is separated in two directions and separated. That is, if the detection is performed by a two-dimensional detector 34 such as a CCD, an observation result dispersed in an L shape can be obtained. At this time, the light intensity in the vertical and horizontal directions represents the degree of polarization.
本構成によれば、波長分布と偏光の比率を一度に取得できるので蛍光偏光やHomo−FRETなどの生体観察アプリケーションに好適である。 According to this configuration, since the ratio between the wavelength distribution and the polarization can be acquired at one time, it is suitable for biological observation applications such as fluorescence polarization and Homo-FRET.
図11(a)は本発明の実施の一形態によるスキャンユニット5の内部構成の概略図である。本構成はKTN結晶に印加する電場を制御することによって、波長分布とその時間変化を一度に取得できる。 FIG. 11A is a schematic diagram of the internal configuration of the scan unit 5 according to the embodiment of the present invention. In this configuration, by controlling the electric field applied to the KTN crystal, the wavelength distribution and its time change can be acquired at once.
KTN結晶の構造は立方晶であり、光学異方性を持たない。すなわち、入射光の屈折方向は印加される電場の方向だけで決まる。本構成では図11(b)に示されるように入射面から見たときの上下左右に電極26を配置し、上下の電位差と左右の電位差を制御することによってKTN結晶26内に全方向の電場を発生することができるような構成をとる。例えばこのとき、上下の電位差と左右の電位差を4分の1位相だけずらして振動させれば、入射されたランダム偏光は回転しながら射出される。このとき、射出光は回転の半径方向に分光されている。つまり、図11(a)に示されるようにKTN結晶26の射出側にCCDのような2次元配列検出器34を配置すれば、波長分布とその時間変化を一度に取得できる。 The structure of the KTN crystal is cubic and has no optical anisotropy. That is, the refraction direction of incident light is determined only by the direction of the applied electric field. In this configuration, as shown in FIG. 11B, electrodes 26 are arranged on the upper, lower, left and right sides when viewed from the incident surface, and the electric field in all directions in the KTN crystal 26 is controlled by controlling the upper and lower potential differences and the left and right potential differences. The configuration is such that can be generated. For example, at this time, if the upper and lower potential difference and the left and right potential difference are oscillated while being shifted by a quarter phase, the incident random polarized light is emitted while rotating. At this time, the emitted light is split in the radial direction of rotation. That is, if a two-dimensional array detector 34 such as a CCD is arranged on the exit side of the KTN crystal 26 as shown in FIG. 11A, the wavelength distribution and its time change can be acquired at once.
図12はKTN結晶による分光方法の一形態に関して説明する。同図はKTN結晶26の印加電圧を制御することによって射出光の偏向角を変化させたときに、検出面での分散が異なるように構成した実施例を表す。 FIG. 12 illustrates one mode of a spectroscopic method using a KTN crystal. This figure shows an embodiment in which the dispersion on the detection surface is different when the deflection angle of the emitted light is changed by controlling the voltage applied to the KTN crystal 26.
同図に示される構成例では、結像レンズ20と共焦点ピンホール21を通過した観察光はKTN結晶26に入射される。KTN結晶26から射出された分光光線は多面鏡35によって反射され、レンズ36を通じて1次元配列検出器31によって検出される。また、KTN結晶26から射出された分光光線は、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)で代表的に示され、それぞれ実線矢印と破線矢印の2種類で偏向角が異なるときの光路を示している。 In the configuration example shown in the figure, the observation light that has passed through the imaging lens 20 and the confocal pinhole 21 is incident on the KTN crystal 26. The spectral light beam emitted from the KTN crystal 26 is reflected by the polygon mirror 35 and detected by the one-dimensional array detector 31 through the lens 36. Spectral rays emitted from the KTN crystal 26 are representatively shown in red (R), green (G), and blue (B). When the deflection angles are different for two types of solid arrows and broken arrows, respectively. The optical path is shown.
実線矢印で示される偏向角の射出光と破線矢印で示される偏向角の射出光は多面鏡35の異なる面によって反射される。このとき、中心波長(この例ではGの光線)の反射光は平行になるように多面鏡35の角度を設定しておく。すると、後段のレンズ36によって中心波長の光線は検出器の同じ点に常に集光する。一方、中心波長以外の光線は多面鏡35によって反射されたときの角度が一定に保たれないので、レンズ36によって集光される位置が一定に保たれない。すなわち、KTN結晶26での偏向角の違いによって、検出面での分散が異なる構成となっている。 The exit light having the deflection angle indicated by the solid line arrow and the exit light having the deflection angle indicated by the broken line arrow are reflected by different surfaces of the polygon mirror 35. At this time, the angle of the polygon mirror 35 is set so that the reflected light of the center wavelength (G light beam in this example) is parallel. Then, the light beam having the central wavelength is always condensed at the same point of the detector by the lens 36 in the subsequent stage. On the other hand, since the angle when the light beams other than the central wavelength are reflected by the polygon mirror 35 is not kept constant, the position where the light is condensed by the lens 36 is not kept constant. That is, the dispersion on the detection surface differs depending on the difference in deflection angle in the KTN crystal 26.
つまり上記構成によれば、1次元配列検出器31の1画素あたりの取得波長領域をKTN結晶26への印加電圧の制御によって行える。 That is, according to the above configuration, the acquired wavelength region per pixel of the one-dimensional array detector 31 can be controlled by controlling the voltage applied to the KTN crystal 26.
図13は実施例7のKTN結晶による分光方法の発展形について説明する。本実施例では実施例7の効果に加えて、実施例5の効果が得られる。すなわち、検出面での分散量を変化させると同時に偏光の比率も得ることができる。なお、実施例同図においても図12と同様に分光された光線を赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の矢印によって代表的に示す。 FIG. 13 illustrates a development of the spectroscopic method using the KTN crystal of Example 7. In this embodiment, in addition to the effects of the seventh embodiment, the effects of the fifth embodiment can be obtained. That is, the ratio of polarization can be obtained at the same time as the amount of dispersion on the detection surface is changed. In the same figure as in FIG. 12, the rays separated as in FIG. 12 are representatively indicated by red (R), green (G), and blue (B) arrows.
先述のようにKTN結晶26は有効方向の直線偏光を偏向する事ができるが、そうではない偏光成分を透過させてしまう。本実施例では透過してしまった直線偏光を再度KTN結晶26に入射する構成を特徴とする。 As described above, the KTN crystal 26 can deflect linearly polarized light in an effective direction, but transmits a polarized component that is not so. This embodiment is characterized in that the linearly polarized light that has been transmitted is incident on the KTN crystal 26 again.
結像レンズ20と共焦点ピンホール21を通過した観察光はKTN結晶26に入射される。このとき、有効方向の直線偏光の光路に関しては実施例7と同様である。KTN結晶26を射出した分光光線は多面鏡35によって反射され、レンズ36によって1次元配列検出器31上に集光される。ここで、有効方向の直線偏光の光路に関しては図中で破線矢印によって記される。なお、1次元配列検出器31の代わりに2次元配列検出器を利用することも考えられる。 The observation light that has passed through the imaging lens 20 and the confocal pinhole 21 is incident on the KTN crystal 26. At this time, the optical path of linearly polarized light in the effective direction is the same as that in the seventh embodiment. The spectroscopic light beam emitted from the KTN crystal 26 is reflected by the polygonal mirror 35 and condensed on the one-dimensional array detector 31 by the lens 36. Here, the optical path of linearly polarized light in the effective direction is indicated by broken-line arrows in the drawing. It is also conceivable to use a two-dimensional array detector instead of the one-dimensional array detector 31.
一方、有効方向と直交した成分の直線偏光はKTN結晶26を透過した後に、λ/4板に反射膜コーティングを施したλ/4+ミラー37によって反射され、再びKTN結晶26に逆方向から入射される。このとき、有効方向と直交した成分の直線偏光はλ/4を往復で2回通過することにより、偏光が90度回転される。すなわち、今度は有効方向の直線偏光になってKTN結晶26に入射され、KTN結晶26によって分光される。このときの光路は図中で実線矢印によって記され、破線矢印と鏡像の関係となる光路となる。つまり、KTN結晶26を射出した分光光線は多面鏡35によって反射され、レンズ36によって1次元配列検出器31上に集光される。 On the other hand, linearly polarized light having a component orthogonal to the effective direction is transmitted through the KTN crystal 26, then reflected by the λ / 4 + mirror 37 having a reflection film coating on the λ / 4 plate, and again incident on the KTN crystal 26 from the opposite direction. The At this time, the linearly polarized light having a component orthogonal to the effective direction passes through λ / 4 twice, thereby rotating the polarized light by 90 degrees. That is, this time, the linearly polarized light in the effective direction is incident on the KTN crystal 26 and is split by the KTN crystal 26. The optical path at this time is indicated by a solid line arrow in the figure, and becomes an optical path having a relation between a broken line arrow and a mirror image. That is, the spectroscopic light beam emitted from the KTN crystal 26 is reflected by the polygonal mirror 35 and condensed on the one-dimensional array detector 31 by the lens 36.
上記の構成によれば、1次元配列検出器31上で分散量を変化させると同時に偏光の比率も得ることができる。なお、1次元配列検出器31の代わりに、スリットと検出器の組み合わせを二組配置してもよい。 According to the above configuration, it is possible to change the amount of dispersion on the one-dimensional array detector 31 and simultaneously obtain the polarization ratio. Instead of the one-dimensional array detector 31, two combinations of slits and detectors may be arranged.
図14はKTN結晶による分光方法の異なる形態について説明する。本実施例では実施例1に実施例7のアイデアを加えた構成となっている。そして、本実施例は実施例2と同じ効果を持つ、異なる実施例となっている。つまり、本実施例においてもKTN結晶の持つ偏光特性による光量のロスを防ぐことができる。 FIG. 14 illustrates a different form of spectroscopic method using a KTN crystal. In this embodiment, the idea of the seventh embodiment is added to the first embodiment. This embodiment is a different embodiment having the same effect as the second embodiment. That is, also in this embodiment, it is possible to prevent a light amount loss due to the polarization characteristics of the KTN crystal.
共焦点ピンホール21を通過した観察光はKTN結晶26に入射される。このとき、有効方向の直線偏光の光路に関しては実施例1と同様である。KTN結晶26を射出した分光光線は凹面鏡23によって反射され、スリット24によって所望の波長を選択され、検出器25によって検出される。ここで、有効方向の直線偏光の光路に関しては図中で実線矢印によって記される。 The observation light that has passed through the confocal pinhole 21 is incident on the KTN crystal 26. At this time, the optical path of linearly polarized light in the effective direction is the same as that in the first embodiment. The spectroscopic light beam emitted from the KTN crystal 26 is reflected by the concave mirror 23, a desired wavelength is selected by the slit 24, and detected by the detector 25. Here, the optical path of linearly polarized light in the effective direction is indicated by a solid line arrow in the figure.
一方、有効方向と直交した成分の直線偏光はKTN結晶26を透過した後に、λ/4板に反射膜コーティングを施したλ/4+ミラー37によって反射され、再びKTN結晶26に逆方向から入射される。このとき、有効方向と直交した成分の直線偏光はλ/4を往復で2回通過することにより、偏光が90度回転される。すなわち、今度は有効方向の直線偏光になってKTN結晶26に入射され、KTN結晶26によって分光される。このときの光路は図中で実線矢印によって記され、破線矢印と鏡像の関係となる光路となる。すなわち、KTN結晶26を射出した分光光線は凹面鏡23によって反射され、スリット24によって所望の波長を選択され、検出器25によって検出される。このとき、スリット24と検出器25は両光路によって共有され、分光された波長が重なり合うように設計することにより、検出器25にはロスの少ない光量が到達される。 On the other hand, linearly polarized light having a component orthogonal to the effective direction is transmitted through the KTN crystal 26, then reflected by the λ / 4 + mirror 37 having a reflection film coating on the λ / 4 plate, and again incident on the KTN crystal 26 from the opposite direction. The At this time, the linearly polarized light having a component orthogonal to the effective direction passes through λ / 4 twice, thereby rotating the polarized light by 90 degrees. That is, this time, the linearly polarized light in the effective direction is incident on the KTN crystal 26 and is split by the KTN crystal 26. The optical path at this time is indicated by a solid line arrow in the figure, and becomes an optical path having a relation between a broken line arrow and a mirror image. That is, the spectral light beam emitted from the KTN crystal 26 is reflected by the concave mirror 23, a desired wavelength is selected by the slit 24, and detected by the detector 25. At this time, the slit 24 and the detector 25 are shared by both optical paths, and the detector 25 is designed so that the dispersed wavelengths are overlapped, so that the detector 25 can receive a light amount with little loss.
上記の構成によれば、KTN結晶の持つ偏光特性による光量のロスを防ぐことができる。なお、検出器25とスリット24の代わりに、一次元配列検出器を配置してもよい。 According to said structure, the loss of the light quantity by the polarization characteristic which a KTN crystal has can be prevented. In place of the detector 25 and the slit 24, a one-dimensional array detector may be arranged.
1・・・顕微鏡本体
2・・・ステージ
3・・・試料
4・・・対物レンズ
5・・・スキャンユニット
6・・・レーザーユニット
7・・・ファイバーケーブル
8・・・コンピュータ端末
9・・・レーザー光源
10・・・ダイクロイックミラー
11・・・ミラー
12・・・AOTF
13・・・ファイバーカップリング機構
14・・・ミラー
15・・・ダイクロイックミラー
16・・・ガルバノミラー
17・・・瞳投影レンズ
18・・・結像レンズ
19・・・ミラー
20・・・結像レンズ
21・・・共焦点ピンホール
22・・・ダイクロイックミラー
23・・・凹面ミラー
24・・・スリット
25・・・検出器
26・・・KTN結晶
27・・・電極
28・・・電界傾斜
29・・・スリット
30・・・偏光ビームスプリッター
31・・・λ/2板
32・・・合成光学部材
33・・・1次元配列検出器
34・・・2次元配列検出器
35・・・多面鏡
36・・・レンズ
37・・・λ/4板+ミラー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Microscope main body 2 ... Stage 3 ... Sample 4 ... Objective lens 5 ... Scan unit 6 ... Laser unit 7 ... Fiber cable 8 ... Computer terminal 9 ... Laser light source 10 ... Dichroic mirror 11 ... Mirror 12 ... AOTF
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 ... Fiber coupling mechanism 14 ... Mirror 15 ... Dichroic mirror 16 ... Galvano mirror 17 ... Pupil projection lens 18 ... Imaging lens 19 ... Mirror 20 ... Imaging Lens 21 ... Confocal pinhole 22 ... Dichroic mirror 23 ... Concave mirror 24 ... Slit 25 ... Detector 26 ... KTN crystal 27 ... Electrode 28 ... Electric field gradient 29 ... Slit 30 ... Polarizing beam splitter 31 ... λ / 2 plate 32 ... Synthetic optical member 33 ... One-dimensional array detector 34 ... Two-dimensional array detector 35 ... Polyhedral mirror 36 ... Lens 37 ... λ / 4 plate + mirror
Claims (10)
前記観察光を分散特性によって分光して射出するKTN結晶と、
前記KTN結晶から射出された射出光を検出する検出器と、
前記KTN結晶と前記検出器の間に配置される、前記KTN結晶の屈折率傾斜に直交した方向に開口したスリットとを備え、
前記KTN結晶に印加する電圧を制御することによって、前記スリットを通過する前記射出光の検出波長を動的に切り換えることを特徴とするレーザー走査型顕微鏡。 In a laser scanning microscope that spectroscopically detects observation light,
A KTN crystal that diverges and emits the observation light according to dispersion characteristics;
A detector for detecting the emitted light emitted from the KTN crystal;
A slit that is disposed between the KTN crystal and the detector and has an opening in a direction perpendicular to the refractive index gradient of the KTN crystal;
A laser scanning microscope characterized by dynamically switching the detection wavelength of the emitted light passing through the slit by controlling a voltage applied to the KTN crystal.
前記観察光を分散特性によって分光して射出するKTN結晶と、
前記KTN結晶から射出された射出光を検出するための前記KTN結晶の屈折率傾斜方向に配列された1次元配列検出器を備え、
前記KTN結晶に印加する電圧を制御することによって、前記射出光の検出波長を動的に切り換えることを特徴とするレーザー走査型顕微鏡。 In a laser scanning microscope that spectroscopically detects observation light,
A KTN crystal that diverges and emits the observation light according to dispersion characteristics;
A one-dimensional array detector arranged in the refractive index gradient direction of the KTN crystal for detecting the emitted light emitted from the KTN crystal;
A laser scanning microscope, wherein a detection wavelength of the emitted light is dynamically switched by controlling a voltage applied to the KTN crystal.
前記KTN結晶に入射する観察光は、偏光ビームスプリッターとλ/2板を組み合わせて、前記KTN結晶の有効方向の直線偏光に変換された後に前記KTN結晶に入射されることを特徴とするレーザー走査型顕微鏡。 In the laser scanning microscope according to claim 1 or 2,
The laser beam incident on the KTN crystal is converted into linearly polarized light in the effective direction of the KTN crystal by combining a polarizing beam splitter and a λ / 2 plate, and then incident on the KTN crystal. Type microscope.
前記観察光を分散特性によって分光して射出する第一のKTN結晶と、
前記第一のKTN結晶によって分光された射出光を、前記射出光の分光方向と直交する方向にさらに分光して射出する第二のKTN結晶と、
前記第二のKTN結晶から射出された前記射出光を検出するための2次元配列検出器を備え、
前記観察光の波長分布と偏光の比率を同時に検出することを特徴とするレーザー走査型顕微鏡。 In a laser scanning microscope that spectroscopically detects observation light,
A first KTN crystal that splits and emits the observation light according to dispersion characteristics;
A second KTN crystal that splits and emits the emitted light separated by the first KTN crystal in a direction perpendicular to the spectral direction of the emitted light;
A two-dimensional array detector for detecting the emitted light emitted from the second KTN crystal;
A laser scanning microscope, wherein the wavelength distribution of the observation light and the ratio of polarization are detected simultaneously.
前記観察光を分散特性によって分光して射出する第一のKTN結晶と、
前記第一のKTN結晶によって分光された射出光を、前記射出光の分光方向と直交する方向にさらに分光して射出する第二のKTN結晶と、
前記第一のKTN結晶の屈折率傾斜方向に配列された第一の1次元配列検出器と
前記第二のKTN結晶の屈折率傾斜方向に配列された第二の1次元配列検出器を備え、
前記観察光の波長分布と偏光の比率を同時に検出することを特徴とするレーザー走査型顕微鏡。 In a laser scanning microscope that spectroscopically detects observation light,
A first KTN crystal that splits and emits the observation light according to dispersion characteristics;
A second KTN crystal that splits and emits the emitted light separated by the first KTN crystal in a direction perpendicular to the spectral direction of the emitted light;
A first one-dimensional array detector arranged in the refractive index gradient direction of the first KTN crystal; and a second one-dimensional array detector arranged in the refractive index gradient direction of the second KTN crystal;
A laser scanning microscope, wherein the wavelength distribution of the observation light and the ratio of polarization are detected simultaneously.
前記観察光を分散特性によって分光して射出するKTN結晶と、
前記KTN結晶から射出された射出光を検出するための2次元配列検出器を備え、
前記KTN結晶に印加する電界を回転させることにより、前記KTN結晶から射出される前記射出光の分光方向を回転させることによって波長分布とその時間変化を検出することを特徴とするレーザー走査型顕微鏡。 In a laser scanning microscope that spectroscopically detects observation light,
A KTN crystal that diverges and emits the observation light according to dispersion characteristics;
A two-dimensional array detector for detecting light emitted from the KTN crystal;
A laser scanning microscope characterized by detecting a wavelength distribution and its time change by rotating a spectral direction of the emitted light emitted from the KTN crystal by rotating an electric field applied to the KTN crystal.
前記観察光を分散特性によって分光して射出するKTN結晶と、
前記KTN結晶から射出された射出光を反射する多面鏡と、
前記多面鏡から反射された反射光を集光させるレンズと、
前記レンズの集光面に配置され、前記観察光の分光方向に配列された1次元配列検出器を備え、
前記KTN結晶に印加する電圧を制御することによって、前記観察光の分散を動的に切り換えることを特徴とするレーザー走査型顕微鏡。 In a laser scanning microscope that spectroscopically detects observation light,
A KTN crystal that diverges and emits the observation light according to dispersion characteristics;
A polygon mirror that reflects the emitted light emitted from the KTN crystal;
A lens for collecting the reflected light reflected from the polygon mirror;
A one-dimensional array detector arranged on the condensing surface of the lens and arranged in the spectral direction of the observation light;
A laser scanning microscope, wherein dispersion of the observation light is dynamically switched by controlling a voltage applied to the KTN crystal.
前記観察光を分散特性によって分光して射出するKTN結晶と、
前記KTN結晶の有効方向の偏光成分を偏向して射出された第一の射出光を反射する第一の多面鏡と、
前記KTN結晶の有効方向と直交する偏光成分を偏向せずに射出された第二の射出光の偏光面を90度回転させて再び前記KTN結晶に入射するためのλ/4板と反射部材の組み合わせと、
前記反射部材から入射された直線偏光を偏向して射出された第二の射出光を反射する第二の多面鏡と、
前記第一の多面鏡から反射された反射光と前記第二の多面鏡から反射された反射光を同時に集光させるレンズと、
前記レンズの集光面に配置され、前記観察光の分光方向に配列された1次元配列検出器を備え、
前記KTN結晶に印加する電圧を制御することによって、前記観察光の分散を動的に切り換え、波長分布と偏光の比率を同時に検出することを特徴とするレーザー走査型顕微鏡。 In a laser scanning microscope that spectroscopically detects observation light,
A KTN crystal that diverges and emits the observation light according to dispersion characteristics;
A first polygon mirror that reflects the first emitted light that is emitted by deflecting the polarization component in the effective direction of the KTN crystal;
A λ / 4 plate and a reflecting member for rotating the polarization plane of the second outgoing light emitted without deflecting the polarization component orthogonal to the effective direction of the KTN crystal by 90 degrees and entering the KTN crystal again. Combination with
A second polygonal mirror that reflects the second emitted light that is emitted by deflecting the linearly polarized light incident from the reflecting member;
A lens that simultaneously collects the reflected light reflected from the first polygon mirror and the reflected light reflected from the second polygon mirror;
A one-dimensional array detector arranged on the condensing surface of the lens and arranged in the spectral direction of the observation light;
A laser scanning microscope characterized in that, by controlling a voltage applied to the KTN crystal, the dispersion of the observation light is dynamically switched to simultaneously detect the wavelength distribution and the ratio of polarization.
前記観察光を分散特性によって分光して射出するKTN結晶と、
前記KTN結晶の有効方向の偏光成分を偏向して射出された第一の射出光を反射する第一の凹面鏡と、
前記KTN結晶の有効方向と直交する偏光成分を偏向せずに射出された第二の射出光の偏光面を90度回転させて再び前記KTN結晶に入射するためのλ/4板と反射部材の組み合わせと、
前記反射部材から入射された直線偏光を偏向して射出された第二の射出光を反射する第二の凹面鏡と、
前記第一の凹面鏡から反射された反射光と前記第二の凹面鏡から反射された反射光の共通光路上に配置され、分光方向に直交した方向に開口したスリットと、
前記スリットによって所望の波長を選択して検出する検出器を備え、
前記KTN結晶に印加する電圧を制御することによって、前記スリットを通過する前記射出光の検出波長を動的に切り換えることを特徴とするレーザー走査型顕微鏡。 In a laser scanning microscope that spectroscopically detects observation light,
A KTN crystal that diverges and emits the observation light according to dispersion characteristics;
A first concave mirror that reflects the first emitted light that is emitted by deflecting the polarization component in the effective direction of the KTN crystal;
A λ / 4 plate and a reflecting member for rotating the polarization plane of the second outgoing light emitted without deflecting the polarization component orthogonal to the effective direction of the KTN crystal by 90 degrees and entering the KTN crystal again. Combination with
A second concave mirror that reflects the second emitted light that is emitted by deflecting the linearly polarized light incident from the reflecting member;
A slit disposed on a common optical path of the reflected light reflected from the first concave mirror and the reflected light reflected from the second concave mirror, and opened in a direction perpendicular to the spectral direction;
A detector for selecting and detecting a desired wavelength by the slit;
A laser scanning microscope characterized by dynamically switching the detection wavelength of the emitted light passing through the slit by controlling a voltage applied to the KTN crystal.
前記観察光を分散特性によって分光して射出するKTN結晶と、
前記KTN結晶の有効方向の偏光成分を偏向して射出された第一の射出光を反射する第一の凹面鏡と、
前記KTN結晶の有効方向と直交する偏光成分を偏向せずに射出された第二の射出光の偏光面を90度回転させて再び前記KTN結晶に入射するためのλ/4板と反射部材の組み合わせと、
前記反射部材から入射された直線偏光を偏向して射出された第二の射出光を反射する第二の凹面鏡と、
前記第一の凹面鏡から反射された反射光と前記第二の凹面鏡から反射された反射光の共通光路上に配置され、分光方向に配列された1次元配列検出器と、
前記スリットによって所望の波長を選択して検出する検出器を備え、
前記KTN結晶に印加する電圧を制御することによって、前記スリットを通過する前記射出光の検出波長を動的に切り換えることを特徴とするレーザー走査型顕微鏡。 In a laser scanning microscope that spectroscopically detects observation light,
A KTN crystal that diverges and emits the observation light according to dispersion characteristics;
A first concave mirror that reflects the first emitted light that is emitted by deflecting the polarization component in the effective direction of the KTN crystal;
A λ / 4 plate and a reflecting member for rotating the polarization plane of the second outgoing light emitted without deflecting the polarization component orthogonal to the effective direction of the KTN crystal by 90 degrees and entering the KTN crystal again. Combination with
A second concave mirror that reflects the second emitted light that is emitted by deflecting the linearly polarized light incident from the reflecting member;
A one-dimensional array detector arranged on the common optical path of the reflected light reflected from the first concave mirror and the reflected light reflected from the second concave mirror, arranged in the spectral direction;
A detector for selecting and detecting a desired wavelength by the slit;
A laser scanning microscope characterized by dynamically switching the detection wavelength of the emitted light passing through the slit by controlling a voltage applied to the KTN crystal.
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