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JP2000227556A - Microscope - Google Patents

Microscope

Info

Publication number
JP2000227556A
JP2000227556A JP11029408A JP2940899A JP2000227556A JP 2000227556 A JP2000227556 A JP 2000227556A JP 11029408 A JP11029408 A JP 11029408A JP 2940899 A JP2940899 A JP 2940899A JP 2000227556 A JP2000227556 A JP 2000227556A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fluorescence
microscope
sample
objective lens
lens
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11029408A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Kuba
健司 久場
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Japan Science and Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Science and Technology Corp filed Critical Japan Science and Technology Corp
Priority to JP11029408A priority Critical patent/JP2000227556A/en
Publication of JP2000227556A publication Critical patent/JP2000227556A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Microscoopes, Condenser (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the quantity of fluorescence which can be used for an observing action by enabling the fluorescence generated from a sample to be sufficiently utilized as a microscope constituted so that the observing action is executed by using the fluorescence. SOLUTION: In the vertical fluorescence microscope, an infinite focusing system objective lens 42 is placed in a space being opposite to an objective lens 22 by interposing the sample 21 and the focus thereof is aligned with that of the lens 22. Since light beams emitted from the lens 42 become the parallel light beams, the parallel light beams are reflected on a plane-surface mirror 44 and aligned with the optical path of the lens 22. Thus, an image can be formed by the lens 22 by putting the fluorescence directly emitted from the sample 21 and the fluorescence reflected on the mirror 44 together. As the result, the bright fluorescent image whose intensity of the fluorescence is increased can be observed through an eyepiece 25.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、試料から発する蛍
光を観察するための顕微鏡、特に落射蛍光顕微鏡、共焦
点レーザ顕微鏡、多光子励起レーザ顕微鏡等に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microscope for observing fluorescence emitted from a sample, and more particularly to an epifluorescence microscope, a confocal laser microscope, a multiphoton excitation laser microscope, and the like.

【0002】[0002]

【背景技術】細胞がいろいろな機能を発揮しているとき
の微細構造や分子の局在やその動きを知ることは、それ
らの仕組みを理解する上において不可欠である。これを
観察するのに用いられている顕微鏡として、蛍光顕微鏡
がある。蛍光顕微鏡では、標本内の注目する特定の分子
に特異的に結合する蛍光分子(これを蛍光プローブと呼
び、たとえば注目するタンパク質の抗体に蛍光分子を共
有結合させたものなどが使われる)を付けて、この分子
の分布や動きを観察する。
BACKGROUND ART It is indispensable to understand the microstructure and the localization and movement of molecules when cells perform various functions in order to understand their mechanisms. There is a fluorescence microscope as a microscope used for observing this. In a fluorescence microscope, a fluorescent molecule that specifically binds to a specific molecule of interest in a specimen (this is called a fluorescent probe, for example, a fluorescent protein covalently bonded to an antibody of the protein of interest is used) And observe the distribution and movement of this molecule.

【0003】さて、よく用いられている落射蛍光顕微鏡
について説明する。落射照明とは、光源光を対物レンズ
を通して照射し、標本からの蛍光をその対物レンズを通
して観察する照明法で、照明光と観察光が対物レンズの
同じ光とを通ることになる。つまり対物レンズはコンデ
ンサを兼用している。
Now, a well-used epi-illumination fluorescence microscope will be described. Epi-illumination is an illumination method in which light from a light source is irradiated through an objective lens and fluorescence from a specimen is observed through the objective lens. The illumination light and the observation light pass through the same light from the objective lens. That is, the objective lens also serves as a condenser.

【0004】この落射照明を用いた観察を実現する構成
を有する落射蛍光顕微鏡の構成を図1を用いて説明す
る。図1において、落射照明による観察を実現する構成
を達成するために、落射蛍光顕微鏡はダイクロイック・
ミラー(DM)24を用いている。ダイクロイック・ミ
ラー24は通常、ダイクロイック・キューブと呼ばれる
小さな箱に励起フィルタと吸収(バリア)フィルタとと
もにセットされている。光源の照射光32はまず励起フ
ィルタ34で余分な波長の光がカットされ、使用する蛍
光分子が吸収する波長の光のみ通している(図2参
照)。これによって観察を邪魔する背景光が減衰する。
この励起光は光軸に対して45°に傾いたダイクロイッ
ク・ミラー(DM)24で直角に反射されて対物レンズ
22を通して試料21に到達する。試料21から発する
蛍光は、励起光と逆向きに進んで対物レンズを通してダ
イクロイック・ミラー(DM)24に到着する。ダイク
ロイック・ミラー(DM)24は、図2に示されている
ように、特定波長以下の光を反射して、それ以上長い波
長の光を透過する性質を持つので、蛍光はこのミラーを
素通りする。素通りした後に、吸収フィルタ36によ
り、注目する蛍光以外の波長をカットし、背景ができる
だけ暗くなるようにした後、経過光を接眼レンズ25に
導く。上述の落射蛍光顕微鏡は、試料中のかなり厚みを
持った領域のステージ面に平行な情報(光強度の分布)
を伝えるが、光軸方向の情報は与えない。
The configuration of an epi-fluorescence microscope having a configuration for realizing observation using this epi-illumination will be described with reference to FIG. In FIG. 1, in order to achieve a configuration for realizing observation by epi-illumination, an epi-fluorescence microscope is a dichroic microscope.
A mirror (DM) 24 is used. The dichroic mirror 24 is usually set in a small box called a dichroic cube together with an excitation filter and an absorption (barrier) filter. Irradiation light 32 of the light source is firstly cut off at an extra wavelength by an excitation filter 34, and passes only light having a wavelength that is absorbed by the fluorescent molecules used (see FIG. 2). This attenuates the background light that hinders observation.
This excitation light is reflected at a right angle by a dichroic mirror (DM) 24 inclined at 45 ° to the optical axis, and reaches the sample 21 through the objective lens 22. The fluorescence emitted from the sample 21 travels in the opposite direction to the excitation light and reaches the dichroic mirror (DM) 24 through the objective lens. As shown in FIG. 2, the dichroic mirror (DM) 24 has a property of reflecting light of a specific wavelength or less and transmitting light of a longer wavelength, so that the fluorescent light passes through this mirror. . After passing straight through, the absorption filter 36 cuts off wavelengths other than the fluorescence of interest to make the background as dark as possible. The above-mentioned epi-illumination fluorescence microscope uses information parallel to the stage surface in a region having a considerable thickness in the sample (light intensity distribution).
But do not give information in the optical axis direction.

【0005】この問題を解決するものが、共焦点レーザ
顕微鏡(Confocal Laser-Scanning Microscope:CLSM)
や、多光子励起レーザ顕微鏡(例えば、2光子励起レー
ザ顕微鏡(Tow-Photon Laser-Scanning Microscope:TP-L
SM))である。いずれも、試料面をレーザで走査してそ
の焦点面の蛍光の空間分布を記録し、コンピュータで処
理を行うことで、その切片画像を再現する。
One solution to this problem is a confocal laser-scanning microscope (CLSM).
Or a multiphoton excitation laser microscope (for example, a two-photon excitation laser microscope (TP-L
SM)). In each case, the sample surface is scanned with a laser to record the spatial distribution of the fluorescence on the focal plane, and a computer process is performed to reproduce the slice image.

【0006】図3および図4を用いて、共焦点レーザ顕
微鏡(CLSM)について説明する。共焦点レーザ顕微
鏡では、単光子励起を用いている。この単光子励起と
は、ひとつの蛍光分子に一つの光子を吸収させることに
より、その分子を励起させることをいう。これを図3で
示す単光子励起の場合で説明する。図3は、断熱ポテン
シャル曲線10および11を示しており、レーザからの
光子のエネルギー12により、蛍光分子が励起状態の断
熱ポテンシャル曲線11となる。そして、下の断熱ポテ
ンシャル曲線10の状態になるとき(矢印14)に蛍光
15を発生する。
A confocal laser microscope (CLSM) will be described with reference to FIGS. The confocal laser microscope uses single-photon excitation. The term “single-photon excitation” means that one fluorescent molecule is excited by absorbing one photon. This will be described in the case of single-photon excitation shown in FIG. FIG. 3 shows adiabatic potential curves 10 and 11, and the energy 12 of the photon from the laser turns the fluorescent molecule into an adiabatic potential curve 11 in an excited state. Then, when the state becomes the lower adiabatic potential curve 10 (arrow 14), the fluorescent light 15 is generated.

【0007】この蛍光を用いる共焦点レーザ顕微鏡の基
本的構成を図4に示す。試料21に対して、点光源であ
るレーザ光23を、レーザ光の波長を反射するダイクロ
イック・ミラー(DM)24で反射し、対物レンズ22
により絞って照射する。このレーザ光23により単光子
励起された蛍光分子からの蛍光は、蛍光の波長は通すD
M24を介してレンズ25で絞られるとともに、共焦点
ピンホール27を通過して、光電子贈倍管等で構成され
ている検出器26により受光される。このような基本的
な構成において、レーザ光23をX−Y走査ミラー(図
示せず)により2次元走査することにより、試料21中
のレーザ光23が照射される光路中の蛍光分子が励起さ
れる。励起された蛍光分子からの蛍光の内共焦点ピンホ
ール27を通過した蛍光のみを検出器26で受光してコ
ンピュータにより画像処理することにより、試料21の
焦点面の断層蛍光像が得られる。焦点面を変化させて各
断層面の画像を得てさらに画像処理すると、試料の3次
元画像も得ることができる。
FIG. 4 shows a basic configuration of a confocal laser microscope using this fluorescence. A laser light 23 as a point light source is reflected by a dichroic mirror (DM) 24 that reflects the wavelength of the laser light on the sample 21, and an objective lens 22.
And irradiate. The fluorescence from the fluorescent molecule excited by the single photon by the laser light 23 passes through the wavelength of the fluorescent light.
It is stopped down by the lens 25 via the M24, passes through the confocal pinhole 27, and is received by the detector 26 composed of a photomultiplier tube or the like. In such a basic configuration, by scanning the laser beam 23 two-dimensionally with an XY scanning mirror (not shown), the fluorescent molecules in the optical path of the sample 21 irradiated with the laser beam 23 are excited. You. Of the fluorescence from the excited fluorescent molecules, only the fluorescence that has passed through the confocal pinhole 27 is received by the detector 26 and subjected to image processing by a computer, whereby a tomographic fluorescence image of the focal plane of the sample 21 is obtained. If the image of each tomographic plane is obtained by changing the focal plane and further image processing is performed, a three-dimensional image of the sample can be obtained.

【0008】共焦点レーザ顕微鏡(CLSM)では、光
軸方向の分解能が優れている。しかし、レーザは試料を
貫いて透過し、この領域の蛍光物質を励起するので、広
い領域の蛍光物質が励起され、多くの蛍光分子が褪色す
る。このことにより、画像を取得しない面の蛍光分子も
褐色する為に、試料中の蛍光分子の褐色は全体として速
くなる。また、細胞内の遊離の蛍光分子を使い同じ焦点
面の画像を繰返し取得する測定では、画像を取得しない
焦点面外の領域からの非褐色分子補充が十分で起こら
ず、褐色が速くなる。したがって、画像取得の最初と最
後では、蛍光像の明るさが異なることがある。さらに、
レーザ光は、複雑な構造の組織中を透過する際に散乱を
起こし、深い組織(50μm以上)の画像の鮮明度は低
下、あるいは取得が不可能である。また、紫外励起蛍光
プローブの場合には、レーザ光やその照射により発生し
た活性酸素による細胞毒性の問題や、使える光学レンズ
に限界がある。
In a confocal laser microscope (CLSM), the resolution in the optical axis direction is excellent. However, the laser penetrates through the sample and excites the fluorescent material in this region, so that a wide area of the fluorescent material is excited and many fluorescent molecules are discolored. As a result, the fluorescent molecules on the surface from which no image is acquired are also browned, so that the brown color of the fluorescent molecules in the sample becomes faster as a whole. In a measurement in which an image of the same focal plane is repeatedly acquired using free fluorescent molecules in cells, non-brown molecules are not sufficiently replenished from a region outside the focal plane where an image is not acquired, and browning is accelerated. Therefore, the brightness of the fluorescent image may be different between the beginning and the end of image acquisition. further,
Laser light is scattered when transmitting through a tissue having a complicated structure, and the sharpness of an image of a deep tissue (50 μm or more) is deteriorated or cannot be obtained. Further, in the case of an ultraviolet excitation fluorescent probe, there is a problem of cytotoxicity due to active oxygen generated by laser light or its irradiation, and there is a limit to an optical lens that can be used.

【0009】多光子励起レーザ顕微鏡では、多光子励起
を用いている。この多光子励起とは、ひとつの蛍光分子
に複数の光子をほぼ同時に吸収させることにより、複数
の光子エネルギーの和で、その分子を励起させることを
いう。これを図5で示す2光子励起の場合で説明する。
図5は、図3と同様に断熱ポテンシャル曲線10および
11を示しており、2つの光子のエネルギー12および
13により、蛍光分子が励起状態の断熱ポテンシャル曲
線11となる。そして、下の断熱ポテンシャル曲線10
の状態になるとき(矢印14)に蛍光15を発生する。
The multiphoton excitation laser microscope uses multiphoton excitation. The multiphoton excitation means that a single fluorescent molecule absorbs a plurality of photons almost simultaneously, thereby exciting the molecule with the sum of a plurality of photon energies. This will be described in the case of two-photon excitation shown in FIG.
FIG. 5 shows adiabatic potential curves 10 and 11 as in FIG. 3, and the energies 12 and 13 of the two photons result in an adiabatic potential curve 11 in which the fluorescent molecule is in an excited state. And the lower adiabatic potential curve 10
When the state (3) is reached (arrow 14), the fluorescent light 15 is generated.

【0010】このように、2光子励起による励起波長
は、通常の単光子励起の場合の2倍となる。光子が蛍光
分子に吸収される確率は、光子密度に比例するので、2
光子吸収の確率は、光強度の2乗に比例する。従って、
試料中の焦点領域の蛍光分子のみが励起され、焦点領域
のみから蛍光が発することになる。2つの光子がひとつ
の分子に吸収されるためには光子の密度を上げる必要が
ある。このために、励起光のエネルギーを超短パルス・
レーザにより時間的に(<10-13sec)に、レンズによ
り空間的に集約する。このパルス・レーザにより組織を
走査し、蛍光の2次元画像を得、焦点面を変えることに
より3次元画像を得る。
As described above, the excitation wavelength of the two-photon excitation is twice as large as that of the ordinary single-photon excitation. The probability that a photon is absorbed by a fluorescent molecule is proportional to the photon density.
The probability of photon absorption is proportional to the square of the light intensity. Therefore,
Only the fluorescent molecules in the focal region in the sample are excited, and only the focal region emits fluorescence. In order for two photons to be absorbed by one molecule, the photon density must be increased. For this purpose, the energy of the excitation light is
It is temporally (<10 −13 sec) by a laser and spatially concentrated by a lens. The pulse laser scans the tissue to obtain a two-dimensional image of the fluorescence, and obtains a three-dimensional image by changing the focal plane.

【0011】この2光子励起レーザ顕微鏡(TP−LS
M)の基本的構成を図6に示す。試料21に対して、点
光源であるレーザ光23を、レーザ光の波長を反射する
ダイクロイック・ミラー(DM)24で反射し、対物レ
ンズ22により絞って照射する。このレーザ光23によ
り2光子励起された蛍光分子からの蛍光は、蛍光の波長
は通すDM24を介してレンズ25で絞られ、検出器2
6により受光される。このような基本的な構成におい
て、レーザ光23をX−Y走査ミラー(図示せず)によ
り2次元走査することにより、試料21中のレーザ光2
3が照射される焦点面の蛍光分子のみが励起される。励
起された蛍光分子からの蛍光を光電子倍増管26で受光
してコンピュータにより画像処理することにより、試料
21の断層面の蛍光像が得られる。焦点面を変化させて
各断層面の画像を得てさらに画像処理すると、試料の3
次元画像も得ることができる。
The two-photon excitation laser microscope (TP-LS)
FIG. 6 shows the basic configuration of M). A laser light 23 as a point light source is reflected on a sample 21 by a dichroic mirror (DM) 24 that reflects the wavelength of the laser light, and is focused by an objective lens 22 for irradiation. Fluorescence from a fluorescent molecule that is two-photon excited by the laser light 23 is narrowed down by a lens 25 via a DM 24 that passes the wavelength of the fluorescence, and
6 is received. In such a basic configuration, the laser light 23 is two-dimensionally scanned by an XY scanning mirror (not shown), so that the laser light
Only the fluorescent molecules on the focal plane irradiated with 3 are excited. The fluorescence from the excited fluorescent molecules is received by the photomultiplier tube 26 and image-processed by a computer, whereby a fluorescence image of the tomographic plane of the sample 21 is obtained. The image of each tomographic plane is obtained by changing the focal plane, and further image processing is performed.
A two-dimensional image can also be obtained.

【0012】細胞内遊離の蛍光分子による測定では、焦
点面のみの蛍光分子が励起されるために、上述の共焦点
レーザ顕微鏡の場合より遅い。焦点面の退色した蛍光分
子は、焦点外の退色していない蛍光分子により置換され
るため、同じ面の画像が繰返し退色なしに記録される。
さらに、試料中に固定された蛍光分子による記録の場合
でも、焦点外の蛍光分子は退色しないので、ほぼ退色な
しに3次元像を記録することができる。また、単光子励
起(共焦点レーザ顕微鏡の場合等)の約2倍の波長のレ
ーザを使用することにから、レーザの散乱が少なく、組
織内の深部にレーザ光が到達し、深い層の蛍光像が得ら
れる。また、紫外励起の蛍光物質を用いた場合でも、可
視光領域の光学系により測光可となり、細胞毒性も少な
い。図6の2光子励起レーザ顕微鏡の構成は、複数の光
子による励起を用いた多光子励起レーザの構成と共通で
ある。
The measurement using the free fluorescent molecules in the cell is slower than the above-described confocal laser microscope because the fluorescent molecules only at the focal plane are excited. The bleached fluorescent molecules on the focal plane are replaced by out-of-focus, unbleached fluorescent molecules, so that an image on the same plane is repeatedly recorded without bleaching.
Furthermore, even in the case of recording using fluorescent molecules fixed in a sample, a three-dimensional image can be recorded almost without fading since fluorescent molecules out of focus do not fade. In addition, since a laser having a wavelength about twice that of single-photon excitation (such as in the case of a confocal laser microscope) is used, laser scattering is small, laser light reaches deep inside tissue, and fluorescent light in a deep layer is emitted. An image is obtained. In addition, even when a fluorescent substance excited by ultraviolet light is used, photometry can be performed by an optical system in the visible light range, and cytotoxicity is low. The configuration of the two-photon excitation laser microscope in FIG. 6 is common to the configuration of a multiphoton excitation laser using excitation by a plurality of photons.

【0013】さて、上述した顕微鏡を用いて試料の観察
を行う場合、蛍光を用いているため、一般的に観察に用
いることができる光量が少ない。しかも、上述した顕微
鏡においては、試料からは全方位に対して発生している
蛍光のうち、対物レンズ22の開口角内に入る蛍光のみ
を用いて、観察に利用している。
Now, when observing a sample using the above-mentioned microscope, the amount of light that can be generally used for observation is small because fluorescence is used. Moreover, in the microscope described above, of the fluorescent light generated in all directions from the sample, only the fluorescent light falling within the aperture angle of the objective lens 22 is used for observation.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、蛍光
を用いて観察を行う顕微鏡において、試料が発生してい
る蛍光を十分に利用できるようにして、観察に使用する
ことができる蛍光の光量を増加させることである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a microscope for observing fluorescence by making use of the fluorescence generated by the sample so that the fluorescence can be used for observation. This is to increase the amount of light.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、試料の上側(又は、倒立顕微鏡では下
側)に向かう蛍光ばかりではなく、試料の下部(又は上
部)に漏れている蛍光をも利用できるような構成として
いる。具体的には、試料を、試料から発生する蛍光によ
り観察するための顕微鏡において、試料から発生する蛍
光を集光するための対物レンズと、前記対物レンズとは
試料を挟んだ反対側に、試料から発生する蛍光を反射す
る反射鏡とを備え、前記反射鏡からの反射による蛍光
と、直接の蛍光とにより試料を観察することを特徴とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides not only the fluorescence directed to the upper side (or lower side in an inverted microscope) of the sample but also the leakage to the lower (or upper) side of the sample. The system is designed to be able to use existing fluorescent light. Specifically, in a microscope for observing a sample with fluorescence generated from the sample, an objective lens for condensing the fluorescence generated from the sample, and the objective lens, the sample is disposed on the opposite side of the sample. And a reflecting mirror for reflecting the fluorescence generated from the sample, and observing the sample by the fluorescence by the reflection from the reflecting mirror and the direct fluorescence.

【0016】前記反射鏡は、平面反射鏡でありレンズと
ともに用いてもよいし、凹面反射鏡としてもよい。この
凹面反射鏡と試料との間には、水または油で満たしても
よい。また、前記反射鏡を、光路変更装置を介して光路
上に置いてもよい。適用する顕微鏡としては、落射蛍光
顕微鏡、共焦点レーザ顕微鏡、多光子励起レーザ顕微鏡
等である。
The reflecting mirror is a plane reflecting mirror and may be used together with a lens, or may be a concave reflecting mirror. The space between the concave reflecting mirror and the sample may be filled with water or oil. Further, the reflecting mirror may be placed on an optical path via an optical path changing device. The microscope to be applied includes an epifluorescence microscope, a confocal laser microscope, a multiphoton excitation laser microscope, and the like.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を、図面を参照
して詳細に説明する。なお、各図面において、同様の構
成には、同じ参照番号を付している。本発明は、試料の
上側(または下側)に向かう蛍光ばかりではなく、試料
の下部(上部)に漏れている蛍光をも、試料の観察に利
用できるような構成としたことが特徴である。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each of the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals. The present invention is characterized in that not only the fluorescence directed to the upper side (or lower side) of the sample but also the fluorescence leaking to the lower part (upper part) of the sample can be used for observation of the sample.

【0018】(実施形態1)本発明の実施形態1は、試
料の下部方向の蛍光を利用するために、平面鏡およびレ
ンズを用いている。その構成を図7ないし図9を用いて
詳しく説明する。図7は、落射蛍光顕微鏡における構成
を示している。図7において、図1に示した落射蛍光顕
微鏡と同様の構成についての説明を省略する。
(Embodiment 1) In Embodiment 1 of the present invention, a plane mirror and a lens are used in order to utilize fluorescence in a lower direction of a sample. The configuration will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 7 shows a configuration in an epi-fluorescence microscope. 7, the description of the same configuration as that of the epi-illumination fluorescence microscope shown in FIG. 1 is omitted.

【0019】さて、図7に示した落射蛍光顕微鏡では、
試料21を挟んで、カバーグラス40を介した反対側の
空間に、無限焦点系の対物レンズ42をおき、その焦点
を対物レンズ22の焦点に一致させる。対物レンズ42
から出る光は平行光線となるので、この光線を平面鏡4
4で反射して、対物レンズ22の光路に一致させる。こ
のような構成とすることにより、試料21から直接出る
蛍光とともに平面鏡44で反射した蛍光を合わせて、対
物レンズ22により結像することができる。その結果、
接眼レンズ25により蛍光強度を増強した明るい蛍光像
を観察することができる。
Now, with the epi-fluorescence microscope shown in FIG.
An afocal objective lens 42 is placed in the space on the opposite side of the sample glass 21 via the cover glass 40, and the focal point of the objective lens 42 matches the focal point of the objective lens 22. Objective lens 42
Is emitted from the plane mirror 4 as parallel rays.
The light is reflected at 4 and coincides with the optical path of the objective lens 22. With such a configuration, it is possible to form an image with the objective lens 22 by combining the fluorescence directly emitted from the sample 21 and the fluorescence reflected by the plane mirror 44. as a result,
A bright fluorescent image in which the fluorescence intensity is enhanced by the eyepiece lens 25 can be observed.

【0020】このような平面鏡とレンズとを用いる構成
は、図3ないし図6で説明した共焦点レーザ顕微鏡およ
び多光子励起レーザ顕微鏡にも適用することが可能であ
る。それを図示したのが、図8および図9である。図8
は共焦点レーザ顕微鏡の構成を示し、図9は多光子励起
レーザ顕微鏡の構成を示している。図8および図9にお
いて、図4および図6に示したレーザ顕微鏡と同様の構
成についての説明を省略する。
The configuration using such a plane mirror and a lens can be applied to the confocal laser microscope and the multiphoton excitation laser microscope described with reference to FIGS. FIG. 8 and FIG. 9 illustrate this. FIG.
Shows the configuration of a confocal laser microscope, and FIG. 9 shows the configuration of a multiphoton excitation laser microscope. 8 and 9, the description of the same configuration as that of the laser microscope shown in FIGS. 4 and 6 will be omitted.

【0021】図8および図9において、試料21を挟ん
で、カバーグラス40を介した反対側の空間に、無限焦
点系の対物レンズ42をおき、その焦点を対物レンズ2
2の焦点に一致させる。対物レンズ42から出る光は平
行光線となるので、この光線を平面鏡44で反射して、
対物レンズ22の光路に一致させる。このような構成と
することにより、試料21から直接出る蛍光とともに平
面鏡44で反射した蛍光を合わせて、対物レンズ22を
介して、検出器26により増強された蛍光を測定するこ
とができる。
In FIGS. 8 and 9, an afocal objective lens 42 is placed in a space on the opposite side of the sample 21 with a cover glass 40 interposed therebetween.
Match to the focus of 2. Since the light emitted from the objective lens 42 is a parallel light beam, this light beam is reflected by the plane mirror 44,
It is made to coincide with the optical path of the objective lens 22. With such a configuration, it is possible to measure the fluorescence enhanced by the detector 26 through the objective lens 22 by combining the fluorescence directly emitted from the sample 21 and the fluorescence reflected by the plane mirror 44.

【0022】なお、図7ないし図9に示した構成におい
て、平面鏡44は、光軸調整用の角度変更装置に搭載さ
れており、光路の変更や光路より出し入れが可能となっ
ている。これにより、光路を変更して対物レンズ22の
光路と一致させることができ、また、平面鏡44を使用
しない場合は、光路からはずすことが可能となる。上述
の構成は、顕微鏡が正立型および倒立型のいずれであっ
ても適用することが可能である。倒立型顕微鏡において
は、上述の説明における上下が、試料に対して逆とな
る。
In the configuration shown in FIGS. 7 to 9, the plane mirror 44 is mounted on an angle changing device for adjusting the optical axis, and the optical path can be changed and can be moved in and out of the optical path. Thus, the optical path can be changed to match the optical path of the objective lens 22, and can be removed from the optical path when the plane mirror 44 is not used. The above configuration can be applied to both upright and inverted microscopes. In an inverted microscope, the upper and lower parts in the above description are reversed with respect to the sample.

【0023】(実施形態2)本発明の実施形態2は、試
料の下部方向の蛍光を利用するために、凹面鏡を用いて
いる。その構成を図10ないし図12を用いて詳しく説
明する。図10は、落射蛍光顕微鏡における構成を示し
ている。図10において、図1および図7に示した落射
蛍光顕微鏡と同様の構成についての説明を省略する。
(Embodiment 2) In Embodiment 2 of the present invention, a concave mirror is used in order to utilize the fluorescence in the lower direction of the sample. The configuration will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 10 shows a configuration in an epi-illumination fluorescence microscope. 10, description of the same configuration as that of the epi-illumination fluorescence microscope shown in FIGS. 1 and 7 is omitted.

【0024】さて、図10に示した落射蛍光顕微鏡で
は、試料21を挟んで、カバーグラス40を介した反対
側の空間に凹面反射鏡46をおき、その焦点を対物レン
ズ22の焦点に一致させる。カバーグラス40からの蛍
光を凹面反射鏡46で反射して、対物レンズ22の光路
に一致させる。このような構成とすることにより、試料
21から直接出る蛍光とともに凹面反射鏡46で反射し
た蛍光を合わせて、対物レンズ22により結像すること
ができる。その結果、接眼レンズ25により蛍光強度を
増強した明るい蛍光像を観察することができる。
In the epi-illumination fluorescence microscope shown in FIG. 10, a concave reflecting mirror 46 is placed in the space on the opposite side of the sample glass 21 via the cover glass 40, and the focal point of the concave reflecting mirror 46 matches the focal point of the objective lens 22. . The fluorescent light from the cover glass 40 is reflected by the concave reflecting mirror 46 so as to match the optical path of the objective lens 22. With such a configuration, it is possible to form an image with the objective lens 22 by combining the fluorescence directly emitted from the sample 21 and the fluorescence reflected by the concave reflecting mirror 46. As a result, a bright fluorescent image in which the fluorescence intensity is enhanced by the eyepiece lens 25 can be observed.

【0025】このような凹面反射鏡を用いる構成は、図
3ないし図6で説明した共焦点レーザ顕微鏡および多光
子励起レーザ顕微鏡にも適用することが可能である。そ
れを図示したのが、図11および図12である。図11
は共焦点レーザ顕微鏡の構成を示し、図12は多光子励
起レーザ顕微鏡の構成を示している。図11および図1
2において、図4および図6に示したレーザ走査型顕微
鏡と同様の構成についての説明を省略する。
The configuration using such a concave reflecting mirror can be applied to the confocal laser microscope and the multi-photon excitation laser microscope described with reference to FIGS. This is illustrated in FIGS. 11 and 12. FIG.
Shows the configuration of a confocal laser microscope, and FIG. 12 shows the configuration of a multiphoton excitation laser microscope. FIG. 11 and FIG.
In FIG. 2, the description of the same configuration as that of the laser scanning microscope shown in FIGS. 4 and 6 will be omitted.

【0026】図11および図12において、試料21を
挟んで、カバーグラス40を介した反対側の空間に、凹
面反射鏡46をおき、その焦点を対物レンズ22の焦点
に一致させる。カバーグラス40からの蛍光を凹面反射
鏡46で反射して、対物レンズ22の光路に一致させ
る。このような構成とすることにより、試料21から直
接出る蛍光とともに凹面反射鏡46で反射した蛍光を合
わせて、対物レンズ22を介して、検出器26により蛍
光を測定することができる。
11 and 12, a concave reflecting mirror 46 is placed in a space on the opposite side of the sample glass 21 via the cover glass 40, and the focal point of the concave reflecting mirror 46 matches the focal point of the objective lens 22. The fluorescent light from the cover glass 40 is reflected by the concave reflecting mirror 46 so as to match the optical path of the objective lens 22. With such a configuration, the fluorescence directly emitted from the sample 21 and the fluorescence reflected by the concave reflecting mirror 46 can be combined, and the fluorescence can be measured by the detector 26 via the objective lens 22.

【0027】なお、図10ないし図12に示した構成に
おいて、凹面反射鏡46とカバーグラス40との間は水
浸または油浸とすることができる。この場合は、凹面反
射鏡46の曲面は正半球面となり、対物レンズ22の特
性によらない。正半球面の拡がりは、対物レンズ22の
開口角に一致させる。凹面反射鏡46とカバーグラス4
0との間を水浸または油浸としない場合、凹面反射鏡4
6は、対物レンズ22やカバーグラス40の厚み等に合
わせて、凹面反射鏡46の曲面を変え、拡がりも対物レ
ンズ22の拡がりに合わせる。
In the configuration shown in FIGS. 10 to 12, the space between the concave reflecting mirror 46 and the cover glass 40 can be immersed in water or oil. In this case, the curved surface of the concave reflecting mirror 46 is a regular hemisphere, and does not depend on the characteristics of the objective lens 22. The expansion of the regular hemisphere is made to match the aperture angle of the objective lens 22. Concave reflector 46 and cover glass 4
0 is not immersed in water or oil, the concave mirror
6 changes the curved surface of the concave reflecting mirror 46 in accordance with the thickness of the objective lens 22 and the cover glass 40 and the like, and adjusts the expansion to the expansion of the objective lens 22.

【0028】また、凹面反射鏡46は、光軸調整用の角
度変更装置に搭載することも可能であり、光路の変更や
光路より出し入れが可能とすることができる。これによ
り、対物レンズ22の光路と一致させることができ、ま
た、凹面反射鏡46を使用しない場合は、光路からはず
すことが可能となる。上述の構成は、顕微鏡が正立型お
よび倒立型のいずれであっても適用することが可能であ
る。倒立型顕微鏡においては、上述の説明における上下
が、試料に対して逆となる。
Also, the concave reflecting mirror 46 can be mounted on an angle changing device for adjusting the optical axis, so that the optical path can be changed or can be moved in and out of the optical path. Thereby, it can be made to coincide with the optical path of the objective lens 22, and can be removed from the optical path when the concave reflecting mirror 46 is not used. The above configuration can be applied to both upright and inverted microscopes. In an inverted microscope, the upper and lower parts in the above description are reversed with respect to the sample.

【0029】[0029]

【発明の効果】上記の説明のように、本発明は、試料の
上側(下側)に向かう蛍光ばかりではなく、試料の下部
(上部)に漏れている蛍光をも、試料の観察に利用でき
るような構成としている。このため、蛍光強度を増強し
た明るい蛍光像を観察することができる。
As described above, the present invention can be used for observing a sample not only of the fluorescent light directed to the upper side (lower side) of the sample but also the fluorescent light leaking to the lower part (upper part) of the sample. It has such a configuration. For this reason, a bright fluorescent image with enhanced fluorescent intensity can be observed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】落射蛍光顕微鏡の構成を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an epi-illumination fluorescence microscope.

【図2】落射蛍光顕微鏡において、励起光と蛍光とを分
離するダイクロミック・ミラー、励起フィルタおよび吸
収フィルタを説明するためのグラフである。
FIG. 2 is a graph for explaining a dichroic mirror, an excitation filter, and an absorption filter that separate excitation light and fluorescence in an epi-illumination fluorescence microscope.

【図3】単光子励起を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining single-photon excitation.

【図4】共焦点レーザ顕微鏡の構成を説明する図であ
る。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a confocal laser microscope.

【図5】2光子励起を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining two-photon excitation.

【図6】2光子励起レーザ顕微鏡の構成を説明する図で
ある。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a two-photon excitation laser microscope.

【図7】実施形態1の落射蛍光顕微鏡の構成を説明する
図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of an epi-illumination fluorescence microscope according to the first embodiment.

【図8】実施形態1の多光子励起レーザ顕微鏡の構成を
説明する図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of a multiphoton excitation laser microscope according to the first embodiment.

【図9】実施形態1の多光子励起レーザ顕微鏡の構成を
説明する図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a multiphoton excitation laser microscope according to the first embodiment.

【図10】実施形態2の落射蛍光顕微鏡の構成を説明す
る図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of an epi-illumination fluorescence microscope according to a second embodiment.

【図11】実施形態1の多光子励起レーザ顕微鏡の構成
を説明する図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a multiphoton excitation laser microscope according to the first embodiment.

【図12】実施形態2の多光子励起レーザ顕微鏡の構成
を説明する図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of a multiphoton excitation laser microscope according to a second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 断熱ポテンシャル曲線 11 断熱ポテンシャル曲線 21 試料 22 対物レンズ 23 レーザ光 24 ダイクロイック・ミラー 25 レンズ 25 接眼レンズ 26 検出器 27 共焦点ピンホール 32 照射光 34 励起フィルタ 36 吸収フィルタ 40 カバーグラス 42 対物レンズ 44 平面鏡 46 凹面反射鏡 Reference Signs List 10 adiabatic potential curve 11 adiabatic potential curve 21 sample 22 objective lens 23 laser beam 24 dichroic mirror 25 lens 25 eyepiece 26 detector 27 confocal pinhole 32 irradiation light 34 excitation filter 36 absorption filter 40 cover glass 42 objective lens 44 plane mirror 46 Concave reflector

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 試料を、試料から発生する蛍光により観
察するための顕微鏡において、 試料から発生する蛍光を集光するための対物レンズと、 前記対物レンズとは試料を挟んだ反対側に、試料から発
生する蛍光を反射する反射鏡とを備え、前記反射鏡から
の反射による蛍光と、直接の蛍光とにより試料を観察す
ることを特徴とする顕微鏡。
1. A microscope for observing a sample with fluorescence generated from the sample, comprising: an objective lens for condensing fluorescence generated from the sample; and a sample on the opposite side of the sample from the objective lens. A reflecting mirror for reflecting the fluorescence generated from the mirror, and observing the sample with the fluorescence due to the reflection from the reflecting mirror and the direct fluorescence.
【請求項2】 請求項1記載の顕微鏡において、前記反
射鏡は平面反射鏡であり、レンズとともに用いられるこ
とを特徴とする顕微鏡。
2. The microscope according to claim 1, wherein the reflecting mirror is a plane reflecting mirror and used together with a lens.
【請求項3】 請求項1記載の顕微鏡において、前記反
射鏡は凹面反射鏡であることを特徴とする顕微鏡。
3. The microscope according to claim 1, wherein said reflecting mirror is a concave reflecting mirror.
【請求項4】 請求項3記載の顕微鏡において、前記凹
面反射鏡と試料との間には、水または油で満たされてい
ることを特徴とする顕微鏡。
4. The microscope according to claim 3, wherein a space between the concave reflecting mirror and the sample is filled with water or oil.
【請求項5】 請求項1〜3いずれか記載の顕微鏡にお
いて、前記反射鏡は光路変更装置に搭載されていること
を特徴とする顕微鏡。
5. The microscope according to claim 1, wherein the reflecting mirror is mounted on an optical path changing device.
【請求項6】 前記請求項1〜5いずれか記載の顕微鏡
は、落射蛍光顕微鏡であることを特徴とする顕微鏡。
6. The microscope according to claim 1, wherein the microscope is an epi-illumination fluorescence microscope.
【請求項7】 前記請求項1〜5いずれか記載の顕微鏡
は、共焦点レーザ顕微鏡であることを特徴とする顕微
鏡。
7. The microscope according to claim 1, wherein the microscope is a confocal laser microscope.
【請求項8】 前記請求項1〜5いずれか記載の顕微鏡
は、多光子励起レーザ顕微鏡であることを特徴とする顕
微鏡。
8. The microscope according to claim 1, wherein the microscope is a multiphoton excitation laser microscope.
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