JP5083618B2 - Confocal scanner microscope - Google Patents

Confocal scanner microscope Download PDF

Info

Publication number
JP5083618B2
JP5083618B2 JP2008033106A JP2008033106A JP5083618B2 JP 5083618 B2 JP5083618 B2 JP 5083618B2 JP 2008033106 A JP2008033106 A JP 2008033106A JP 2008033106 A JP2008033106 A JP 2008033106A JP 5083618 B2 JP5083618 B2 JP 5083618B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
light source
light
wavelength
output
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2008033106A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2009192800A (en
Inventor
浩典 高井
泰仁 小杉
虹之 景
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.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric 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 Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP2008033106A priority Critical patent/JP5083618B2/en
Publication of JP2009192800A publication Critical patent/JP2009192800A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5083618B2 publication Critical patent/JP5083618B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Microscoopes, Condenser (AREA)

Description

本発明は、共焦点スキャナ顕微鏡に関し、特に、多波長光源の全部又は一部に出力が弱い光源を含む場合でも高速撮像できる共焦点スキャナ顕微鏡に関する。   The present invention relates to a confocal scanner microscope, and more particularly to a confocal scanner microscope capable of high-speed imaging even when all or part of a multi-wavelength light source includes a light source having a weak output.

近年、共焦点スキャナ顕微鏡が注目されている。共焦点スキャナ顕微鏡は、サンプルを励起する光源部と、サンプルから出た蛍光を検出する光検出部等からなり、次の特許文献1では多波長光源を用いて撮像する共焦点スキャナ顕微鏡の発明が記載されている。 In recent years, confocal scanner microscopes have attracted attention. The confocal scanner microscope includes a light source unit that excites a sample, a light detection unit that detects fluorescence emitted from the sample, and the following Patent Document 1 discloses an invention of a confocal scanner microscope that performs imaging using a multi-wavelength light source. Have been described.

特開2004−212434号公報JP 2004-212434 A

本発明は特許文献1の図1に記載された発明の光源部に改良を加えたものであるため、先ず、特許文献1の図1に記載された発明を説明する。 Since the present invention is an improvement of the light source portion of the invention described in FIG. 1 of Patent Document 1, first, the invention described in FIG. 1 of Patent Document 1 will be described.

図8は従来の共焦点スキャナ顕微鏡の一実施例を示す構成図である。光源部10は、複数の多波長光源11a,11b,11cと、光源からの光の通過と遮断を制御するスイッチング手段14と、光透過帯域の異なるフィルタ12a,12b,12cから構成されている。 FIG. 8 is a block diagram showing an embodiment of a conventional confocal scanner microscope. The light source unit 10 includes a plurality of multi-wavelength light sources 11a, 11b, and 11c, switching means 14 that controls passage and blocking of light from the light sources, and filters 12a, 12b, and 12c having different light transmission bands.

スイッチング手段14を通過した光はフィルタ12a,12b,12cを透過して光ファイバ束15から光源の数に対応して複数本に分離された光ファイバ15a,15b,15cに入射し、光ファイバ束15の他端から出射して、ミラー16に入射する。ミラー16はこの光を反射してコリメータレンズ17に入射する。コリメータレンズ17は入射光を平行光として、マイクロレンズアレイディスク2に入射する。   The light that has passed through the switching means 14 passes through the filters 12a, 12b, and 12c, and enters the optical fibers 15a, 15b, and 15c separated from the optical fiber bundle 15 into a plurality of optical fibers corresponding to the number of light sources. The light exits from the other end of 15 and enters the mirror 16. The mirror 16 reflects this light and enters the collimator lens 17. The collimator lens 17 enters the microlens array disk 2 with the incident light as parallel light.

入射したレーザ光は一つ一つのマイクロレンズで各々に対応配置されたピンホールディスク表面での反射光(ノイズ光)が減少し、S/N比も向上される。マイクロレンズアレイディスク2とピンホールディスク3の間にはダイクロイックミラー4が配置されており、励起光はこのダイクロイックミラー4を通過する。 The incident laser light is reduced in the reflected light (noise light) on the surface of the pinhole disk disposed corresponding to each microlens, and the S / N ratio is improved. A dichroic mirror 4 is disposed between the microlens array disk 2 and the pinhole disk 3, and excitation light passes through the dichroic mirror 4.

ピンホールディスク3のピンホールを出たレーザ光は、対物レンズ5を通過後、サンプル6を励起する。サンプル6から出た蛍光は再び対物レンズ5とピンホールディスク3のピンホール3を通過し、ダイクロイックミラー4で反射して光検出部20に導かれる。 The laser light exiting the pinhole of the pinhole disk 3 excites the sample 6 after passing through the objective lens 5. The fluorescence emitted from the sample 6 again passes through the objective lens 5 and the pinhole 3 of the pinhole disk 3, is reflected by the dichroic mirror 4, and is guided to the light detection unit 20.

光検出部20は、ダイクロイックミラー22a,22b,22cと、バリアフィルタ25a,25b,25cと、レンズ24a,24b,24cと撮像カメラ8a,8b,8cより構成されている。バリアフィルタ25は透過波長特性の異なる複数のフィルタから構成されている。バリアフィルタ25を透過した出力光はレンズ24により集光されて撮像カメラ8に入射する。撮像カメラ8は、撮像画像を増幅し、電気信号に変換して出力する。   The light detection unit 20 includes dichroic mirrors 22a, 22b, and 22c, barrier filters 25a, 25b, and 25c, lenses 24a, 24b, and 24c, and imaging cameras 8a, 8b, and 8c. The barrier filter 25 is composed of a plurality of filters having different transmission wavelength characteristics. The output light that has passed through the barrier filter 25 is collected by the lens 24 and enters the imaging camera 8. The imaging camera 8 amplifies the captured image, converts it into an electrical signal, and outputs it.

画像収集装置30は撮像カメラ8が出力する電気信号を画像データに変換して保存する。画像表示装置40は、通常コンピュータが用いられ、画像収集装置30に格納された画像を読み出し、適宜に処理を行って表示画面に表示する。   The image collecting device 30 converts the electrical signal output from the imaging camera 8 into image data and stores it. The image display device 40 is usually a computer, reads an image stored in the image collection device 30, performs appropriate processing, and displays it on a display screen.

このような構成における動作を次に説明する。光源部10では3つの多波長光源11a,11b,11cから発せられた光をそれぞれスイッチング手段14およびフィルタ12a,12b,12cを介して複数に分離された光ファイバ15a,15b,15cの一端に入射する。   The operation in such a configuration will be described next. In the light source unit 10, light emitted from the three multi-wavelength light sources 11a, 11b, and 11c is incident on one end of optical fibers 15a, 15b, and 15c separated into a plurality of parts through the switching means 14 and the filters 12a, 12b, and 12c, respectively. To do.

光ファイバ束15から出射された光はミラー16で反射しコリメータレンズ17に入射する。コリメータレンズ17により平行光となった光はマイクロレンズアレイディスク2に入射する。なお、光ファイバ15の出力光を直接レンズ17に入射させることができる場合には、ミラー16は不要である。   The light emitted from the optical fiber bundle 15 is reflected by the mirror 16 and enters the collimator lens 17. The light that has been collimated by the collimator lens 17 enters the microlens array disk 2. If the output light of the optical fiber 15 can be directly incident on the lens 17, the mirror 16 is not necessary.

サンプル6から発せられる蛍光には通常複数の波長が含まれている。例えば、第1のダイクロイックミラー22aでは波長λ1の光を透過し、他の波長の光は反射する。次に、第2のダイクロイックミラー22bでは、第1のダイクロイックミラー22aで反射した光を受けて、波長λ2の光を反射し、他の波長の光を透過する。第3のダイクロイックミラー22cでは第2のダイクロイックミラー22bを透過した光を受けて、波長λ3の光を反射する。   The fluorescence emitted from the sample 6 usually includes a plurality of wavelengths. For example, the first dichroic mirror 22a transmits light of wavelength λ1, and reflects light of other wavelengths. Next, the second dichroic mirror 22b receives light reflected by the first dichroic mirror 22a, reflects light of wavelength λ2, and transmits light of other wavelengths. The third dichroic mirror 22c receives the light transmitted through the second dichroic mirror 22b and reflects the light having the wavelength λ3.

このようにして3つのダイクロイックミラー22a,22b,22cにより分岐して、3つの波長の蛍光をそれぞれ個別に出力する。ダイクロイックミラー22からの出力はバリアフィルタ25a,25b,25cに入力する。このバリアフィルタ25で透過波長領域を狭めることにより、目的とする波長以外を除去し目的とする波長のみを撮像カメラ8に入射させることができ、画像のSN比を向上することができる。   In this way, the light is branched by the three dichroic mirrors 22a, 22b, and 22c, and the three wavelengths of fluorescence are individually output. The output from the dichroic mirror 22 is input to the barrier filters 25a, 25b, and 25c. By narrowing the transmission wavelength region with this barrier filter 25, it is possible to remove the wavelength other than the target wavelength and make only the target wavelength incident on the imaging camera 8, and to improve the SN ratio of the image.

バリアフィルタを透過したそれぞれの出力光はレンズ24a,24b,24cによってそれぞれ集光され撮像カメラ8a,8b,8cに入射する。3台の撮像カメラはそれぞれ撮像画像を電気信号に変換して出力する。画像収集装置30は、この電気信号をデジタル画像データに変換し、ダイクロイックミラーで分岐した蛍光の色と対応付けて保存する。   The respective output lights that have passed through the barrier filter are condensed by the lenses 24a, 24b, and 24c, and enter the imaging cameras 8a, 8b, and 8c. Each of the three imaging cameras converts the captured image into an electrical signal and outputs it. The image acquisition device 30 converts this electrical signal into digital image data, and stores it in association with the fluorescence color branched by the dichroic mirror.

画像表示装置40は、画像収集装置30に保存された画像データとフィルタの情報を読み出し、元の蛍光色に再構成(カラー再構成)して蛍光画像を画面表示する。また、カラー再構成しないで蛍光画像を表示させることももちろん可能である。このようにして、ダイクロイックミラーにより分岐した波長の各蛍光像を同時計測することができる。   The image display device 40 reads out image data and filter information stored in the image collection device 30, reconstructs the original fluorescence color (color reconstruction), and displays the fluorescence image on the screen. It is of course possible to display a fluorescent image without color reconstruction. In this way, it is possible to simultaneously measure fluorescent images of wavelengths branched by the dichroic mirror.

次に光ファイバ束から出力した光のずれ量について説明する。図9では3本を束ねたときにコア間に125μmのずれがある。このずれは少ないほうが鮮明な画像表示には有利である。しかし、これ以上クラッドを細くしてコア間を近づけるのは技術的、経済的に難しい。   Next, the shift amount of the light output from the optical fiber bundle will be described. In FIG. 9, there is a deviation of 125 μm between the cores when the three are bundled. A smaller shift is advantageous for a clear image display. However, it is technically and economically difficult to make the clad thinner and bring the cores closer together.

図10はコリメータレンズ17と、マイクロレンズアレイディスク2と、ピンホールディスク3と、対物レンズで構成された従来のスキャナ部において、コアの間隔が125μmのずれを有する場合に光ファイバ束から出射した光軸のずれ量の変化を演算により求めた結果を示すイメージ図である。   FIG. 10 shows a conventional scanner unit composed of a collimator lens 17, a microlens array disk 2, a pinhole disk 3, and an objective lens, which emits light from an optical fiber bundle when the core interval has a deviation of 125 μm. It is an image figure which shows the result of having calculated | required the change of the deviation | shift amount of an optical axis by calculation.

コリメータレンズ17でコリメートされた光はマイクロディスクレンズ2に入射する。この入射時点でずれは33.5μmとなる。ここで絞られた光がピンホールディスク3を通過した時点では7μmに減少し、対物レンズ(40倍)5を経てサンプルを照射する時点では0.26μmのずれになる。これらの値は現在使用しているレンズのデータから計算した値である。   The light collimated by the collimator lens 17 enters the microdisk lens 2. The deviation becomes 33.5 μm at this incident time. Here, when the focused light passes through the pinhole disk 3, it decreases to 7 μm, and when the sample is irradiated through the objective lens (40 times) 5, there is a shift of 0.26 μm. These values are calculated from the data of the lens currently used.

図11はピンホールディスク3面上での集光スポット(a)とピンホールディスク3を透過した直後(b)の光の断面強度分布を示すもので、現在使用しているピンホールの直径の場合、7μmのずれを有する光の透過(減衰)具合を示している(b図に示すG点はずれによる波形カットの状態を示している)。発明者らの計算によればずれがない場合の透過率は86.9%、7μm、ずれた場合の透過率は86.3%であり、光軸のずれが7μmあったとしてもほとんど影響がないことが分かる。   FIG. 11 shows the cross-sectional intensity distribution of the focused spot (a) on the surface of the pinhole disk 3 and the light (b) immediately after passing through the pinhole disk 3, and shows the diameter of the pinhole currently used. In this case, the transmission (attenuation) state of light having a deviation of 7 μm is shown (the point G shown in FIG. B shows the state of the waveform cut by the deviation). According to the calculations by the inventors, the transmittance when there is no deviation is 86.9%, 7 μm, and the transmittance when there is a deviation is 86.3%. Even if the optical axis deviation is 7 μm, there is almost no influence. I understand that there is no.

このように、従来の共焦点スキャナ顕微鏡では多波長光源を用いて撮像することができる。 As described above, the conventional confocal scanner microscope can perform imaging using a multi-wavelength light source.

ところが、出射光パワーが低い光源や光ファイバとの光結合が低い光源を用いる場合、光ファイバ束から出射される光パワーが弱くなるため、撮像カメラの露光時間を長くする必要があり、その結果、高速撮像に不向きとなる。 However, when a light source with low output light power or a light source with low optical coupling with an optical fiber is used, the light power emitted from the optical fiber bundle becomes weak, so it is necessary to lengthen the exposure time of the imaging camera. This is not suitable for high-speed imaging.

この問題は、出射光パワーが低い光源や光ファイバとの光結合が低い光源(例えば、図12の光源11c、11d)を用いる場合、図13に示すように同じ光源11c、11dを複数用意して対応可能である。しかしながら、同じ光源を複数用いると、多色励起に制限がかかってしまう。また、光源の種類を増やすために、束ねる光ファイバの本数を増やすと、光ファイバコア間のずれが大きくなり鮮明な画像を得るには不利になってしまう。 This problem is that when a light source with low output light power or a light source with low optical coupling with an optical fiber (for example, the light sources 11c and 11d in FIG. 12) is used, a plurality of the same light sources 11c and 11d are prepared as shown in FIG. Can respond. However, when a plurality of the same light sources are used, the multicolor excitation is limited. Further, if the number of optical fibers to be bundled is increased in order to increase the types of light sources, the deviation between the optical fiber cores increases, which is disadvantageous for obtaining a clear image.

本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたものであり、多波長光源の全部又は一部に出力が弱い光源を含む場合でも高速撮像できる共焦点スキャナ顕微鏡を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to provide a confocal scanner microscope capable of high-speed imaging even when all or a part of a multi-wavelength light source includes a light source having a weak output.

このような課題を達成するために請求項1記載の発明は、
波長の異なる複数の励起光でサンプルを励起する光源部と、この励起光を用いてサンプルを走査するスキャナ部と、励起されたサンプルが発光した蛍光を受けてサンプルの画像を撮像する撮像カメラとを備えた共焦点スキャナ顕微鏡において、
前記光源部は、
前記複数の波長のうちの第1の波長の励起光を出力する第1の光源および第2の光源と、
前記複数の波長のうち、前記第1の波長と異なる波長の励起光を出力する光源群と、
前記第1の光源から出力される前記第1の波長の励起光と、前記光源群に含まれる一の光源から出力される励起光とを合成する第1の波長選択性光ファイバカプラと、
前記第2の光源から出力される前記第1の波長の励起光と、前記光源群に含まれる他の一の光源から出力される励起光とを合成する第2の波長選択性光ファイバカプラと、
前記第1の波長選択性光ファイバカプラを経由して合成された励起光を伝送する第1の光ファイバと、
前記第2の波長選択性光ファイバカプラを経由して合成された励起光を伝送する第2の光ファイバと、
を備え、
前記第1の光ファイバおよび前記第2の光ファイバは共通の光ファイバ束を構成する。
In order to achieve such a problem, the invention described in claim 1
A light source unit that excites a sample with a plurality of excitation lights having different wavelengths, a scanner unit that scans the sample using the excitation light, an imaging camera that receives fluorescence emitted from the excited sample and captures an image of the sample, and In a confocal scanner microscope with
The light source unit is
A first light source and a second light source that output excitation light having a first wavelength of the plurality of wavelengths;
A light source group that outputs excitation light having a wavelength different from the first wavelength among the plurality of wavelengths;
A first wavelength-selective optical fiber coupler that synthesizes the excitation light of the first wavelength output from the first light source and the excitation light output from one light source included in the light source group;
A second wavelength-selective optical fiber coupler that synthesizes the excitation light of the first wavelength output from the second light source and the excitation light output from another light source included in the light source group; ,
A first optical fiber for transmitting the synthesized pumping light via the first wavelength selective optical fiber coupler;
A second optical fiber for transmitting the synthesized pumping light via the second wavelength selective optical fiber coupler;
With
The first optical fiber and the second optical fiber constitute a common optical fiber bundle.

また、請求項2記載の発明は、
波長の異なる複数の励起光でサンプルを励起する光源部と、この励起光を用いてサンプルを走査するスキャナ部と、励起されたサンプルが発光した蛍光を受けてサンプルの画像を撮像する撮像カメラとを備えた共焦点スキャナ顕微鏡において、
前記光源部は、
前記複数の波長のうちの第1の波長の励起光を出力する第1の光源および第2の光源と、
前記複数の波長のうち、前記第1の波長と異なる波長の励起光を出力する第3の光源と、
前記第1の光源から出力される前記第1の波長の励起光と、前記第2の光源から出力される前記第1の波長の励起光とを合成する光ファイバカプラと、
前記第1の光ファイバカプラを経由して合成された励起光を伝送する第1の光ファイバと、
前記第3の光源から出力される励起光を伝送する第2の光ファイバと、
を備え、
前記第1の光ファイバおよび前記第2の光ファイバは共通の光ファイバ束を構成する。


The invention according to claim 2
A light source unit that excites a sample with a plurality of excitation lights having different wavelengths, a scanner unit that scans the sample using the excitation light, an imaging camera that receives fluorescence emitted from the excited sample and captures an image of the sample, and In a confocal scanner microscope with
The light source unit is
A first light source and a second light source that output excitation light having a first wavelength of the plurality of wavelengths;
A third light source that outputs excitation light having a wavelength different from the first wavelength among the plurality of wavelengths;
An optical fiber coupler that combines the excitation light of the first wavelength output from the first light source and the excitation light of the first wavelength output from the second light source;
A first optical fiber for transmitting the synthesized pumping light via the first optical fiber coupler;
A second optical fiber that transmits excitation light output from the third light source;
With
The first optical fiber and the second optical fiber constitute a common optical fiber bundle.


本発明では次のような効果がある。波長選択性光ファイバカプラを用いて励起光の強度を上げるので、高速撮像が可能となる。 The present invention has the following effects. Since the wavelength selective optical fiber coupler is used to increase the intensity of the excitation light, high-speed imaging is possible.

以下、図面を参照して本発明による共焦点スキャナ顕微鏡を説明する。図1は本発明の第1実施形態の構成図である。光源11c、11d、11e、11fは出射光パワーが低い光源や光ファイバとの光結合が低い光源である。また、光源11cと11e、11dと11fは、それぞれ同じ波長を出力する光源である。 Hereinafter, a confocal scanner microscope according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of the present invention. The light sources 11c, 11d, 11e, and 11f are light sources with low output light power and light sources with low optical coupling with optical fibers. The light sources 11c and 11e and 11d and 11f are light sources that output the same wavelength.

波長選択性光ファイバカプラ50a、50bは、ポートAから波長λ3の光源11c、ポートBから波長λ4の光源11dを入射させると、ポートCからは、λ1とλ2の合波された光(λ1+λ2)が出力される。 When the wavelength-selective optical fiber couplers 50a and 50b enter the light source 11c having the wavelength λ3 from the port A and the light source 11d having the wavelength λ4 from the port B, the combined light of the wavelengths λ1 and λ2 from the port C (λ1 + λ2) Is output.

この時、ポートAからポートC、ポートBからポートCの透過率は、共に90%以上である。このような特性の光ファイバカプラは、一般に波長選択性光ファイバカプラと呼ばれている。波長選択性光ファイバカプラは、一般に2本の光ファイバを束ねて加熱し溶融延伸して融着させて製造するものであり、2本の光ファイバ間のモード結合に波長依存性があることを利用して波長選択性を実現する。 At this time, the transmittance from port A to port C and from port B to port C are both 90% or more. An optical fiber coupler having such characteristics is generally called a wavelength selective optical fiber coupler. A wavelength-selective optical fiber coupler is generally manufactured by bundling two optical fibers, heating, stretching, and fusing them. The mode coupling between the two optical fibers is wavelength-dependent. Use to achieve wavelength selectivity.

以下、図1の具体例を示す。例えば、光源11cと光源11eが同じ光パワーの光源である場合、スイッチング手段14c、14eをスルーにすると、波長選択性光ファイバカプラ50の透過率は一般に90%以上であるので、1つの光源を使用した場合に比べて2倍弱の光パワーが光ファイバ束15から出射される。また、スイッチング手段14c、14dをスルーにした場合は、波長選択性光ファイバカプラ50で合波された光が光ファイバ束15から出射される。なお、光ファイバ束15から出射した後の動作は図8と同様なので説明を省略する。 A specific example of FIG. 1 is shown below. For example, when the light source 11c and the light source 11e are light sources having the same optical power, if the switching means 14c and 14e are made through, the transmittance of the wavelength selective optical fiber coupler 50 is generally 90% or more, so one light source is used. Compared with the case where it is used, the optical power slightly less than twice is emitted from the optical fiber bundle 15. In addition, when the switching means 14 c and 14 d are made through, the light combined by the wavelength selective optical fiber coupler 50 is emitted from the optical fiber bundle 15. In addition, since the operation | movement after radiate | emitting from the optical fiber bundle 15 is the same as that of FIG. 8, description is abbreviate | omitted.

また、図1は波長選択性光ファイバカプラを、光ファイバ束のポート3とポート4に接続しているが、光ファイバ束のどのポートで使用しても良い。また、波長選択性光ファイバカプラ50と光ファイバ束15のポートの接続は、光コネクタ接続や融着接続等どのような接合方法でも構わない。さらに、図1は、波長選択性光ファイバカプラ50を2セット用いているが、必要に応じて増やしても良い。 In FIG. 1, the wavelength selective optical fiber coupler is connected to the port 3 and the port 4 of the optical fiber bundle, but may be used at any port of the optical fiber bundle. The wavelength selective optical fiber coupler 50 and the port of the optical fiber bundle 15 may be connected by any joining method such as optical connector connection or fusion connection. Furthermore, although two sets of wavelength selective optical fiber couplers 50 are used in FIG. 1, they may be increased as necessary.

また、図1に示すように不要なポートDは、斜めカットする等して光ファイバ端面で反射しないよう終端すれば良い。他の手法としては、ポートDに光検出器を接続して光源の光出力パワーをモニタしても良い。 Further, as shown in FIG. 1, the unnecessary port D may be terminated so as not to be reflected by the end face of the optical fiber by, for example, oblique cutting. As another method, a light detector may be connected to port D to monitor the light output power of the light source.

次に、図2を参照して本発明の他の実施例を説明する。図2は、図1の波長選択性光ファイバカプラの代わりに、光結合または分岐用として使用される光ファイバカプラを用いた構成を示す。この光ファイバカプラは特性上、同じ波長の光源を入射させて使用することが可能である。このような光ファイバカプラは、波長選択性光ファイバと同様に2本の光ファイバを束ねて加熱し溶融延伸して融着させて製造する。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a configuration using an optical fiber coupler used for optical coupling or branching instead of the wavelength selective optical fiber coupler of FIG. Due to the characteristics of this optical fiber coupler, a light source having the same wavelength can be used. Such an optical fiber coupler is manufactured by bundling two optical fibers together like a wavelength-selective optical fiber, heating, melting, stretching, and fusing.

波長選択性光ファイバと異なるのは、ファイバコア間の近接している距離(結合長)によって、分岐比を調節している点である。具体的には、ポートAからポートCの透過率が90%になる時、相反性によりポートBからポートCの透過率は10%になる。 The difference from the wavelength selective optical fiber is that the branching ratio is adjusted by the close distance (coupling length) between the fiber cores. Specifically, when the transmittance from port A to port C is 90%, the transmittance from port B to port C is 10% due to reciprocity.

この図2の発明でも、出射光パワーが低い光源の光強度を上げることができるので、撮像カメラの露光時間を短くでき、その結果、高速撮像が有利になる。 In the invention of FIG. 2 as well, the light intensity of the light source with low output light power can be increased, so that the exposure time of the imaging camera can be shortened, and as a result, high-speed imaging is advantageous.

ところで、特許文献1に記された光ファイバ束は3本構成であるが、本発明では4本構成である。従って、クラッドの径の影響でコア間距離は本発明の方が長くなり、光軸にずれが生ずる。一般に、光軸のずれは少ないほど良いため、以下の説明においては、光軸のずれが広がったことによる影響について検討する。なお、波長選択性光ファイバカプラは、光ファイバで構成しているので、光ファイバ束自身では光軸のずれは生じない。 By the way, although the optical fiber bundle described in patent document 1 is a 3 configuration, in this invention, it is a 4 configuration. Therefore, the distance between the cores of the present invention is longer due to the influence of the clad diameter, and the optical axis is deviated. In general, the smaller the deviation of the optical axis, the better. Therefore, in the following description, the influence of the widening of the deviation of the optical axis is examined. Since the wavelength selective optical fiber coupler is composed of an optical fiber, the optical fiber bundle itself does not cause an optical axis shift.

図3(A)は3本構成の光ファイバ束の断面図であり、図3(B)は4本構成の光ファイバ束の断面図である。光ファイバを4本にすると、最大となるコア間距離は、125μmのルート3倍となるため177μmとなる。 FIG. 3A is a cross-sectional view of an optical fiber bundle having three configurations, and FIG. 3B is a cross-sectional view of an optical fiber bundle having four configurations. When the number of optical fibers is four, the maximum inter-core distance becomes 177 μm because the route is three times the route of 125 μm.

図4は、3本構成の光ファイバを4本構成にしたことによる影響について検証した表である。発明者等の計算によれば、コア間距離が177μmとなるとピンホールディスク3の入射面では9.7μm光軸がずれることが分かる。この様子を図示したのが図5である。図5(A)は従来の光軸のずれを説明したものであり、図5(B)と比較するために掲載したものである。一方、図5(B)は本発明の光軸のずれを説明した図面である。   FIG. 4 is a table in which the effects of having four optical fibers having three configurations are verified. According to the calculations by the inventors, it can be seen that the optical axis is shifted by 9.7 μm at the incident surface of the pinhole disk 3 when the distance between the cores is 177 μm. This is illustrated in FIG. FIG. 5A illustrates a conventional optical axis shift, and is provided for comparison with FIG. 5B. On the other hand, FIG. 5B is a diagram for explaining the deviation of the optical axis of the present invention.

図5においては、発明者等の計算によればピンホールディスク3の透過率は、1.ずれが無い場合には86.9%であり、2.従来の3本構成の場合(つまり7μmずれた場合)には86.3%であり、図1のように4本構成の場合(つまり9.7μmずれた場合)には84.8%である。従って、4本構成にしても3本構成と比べて殆ど影響は無いことが分かる。   In FIG. 5, the transmittance of the pinhole disk 3 is 1. If there is no deviation, it is 86.9%. In the case of the conventional three-line configuration (that is, when shifted by 7 μm), it is 86.3%, and in the case of the four-line structure (that is, when shifted by 9.7 μm) as shown in FIG. Therefore, it can be seen that the four configuration has almost no influence compared to the three configuration.

図6は、本発明の第2の実施例の構造図である。図1との相違点は、光ファイバ束には偏波保持光ファイバを用いている点である。光ファイバ束15のポート3とポート4の偏波軸(slow軸)は、図6のZ視図を示した図7のように直交配置されている。なお、光源11の偏波軸と光ファイバ束15のslow軸は合致している。   FIG. 6 is a structural diagram of the second embodiment of the present invention. The difference from FIG. 1 is that a polarization maintaining optical fiber is used for the optical fiber bundle. The polarization axes (slow axes) of the port 3 and the port 4 of the optical fiber bundle 15 are orthogonally arranged as shown in FIG. 7 showing the Z view of FIG. Note that the polarization axis of the light source 11 and the slow axis of the optical fiber bundle 15 coincide.

この第2実施形態によれば、例えば光源11cと11e、11dと11fが、それぞれ可干渉性の高い同一波長のレーザ光源の場合、光ファイバ束の後段に配置された図示しないコリメータレンズ(図8のレンズ17に相当する。)によって空間的に発生する干渉ノイズを極力抑えることができる。   According to the second embodiment, for example, when the light sources 11c and 11e, 11d and 11f are laser light sources having high coherence and the same wavelength, respectively, a collimator lens (not shown) arranged at the rear stage of the optical fiber bundle (FIG. 8). The interference noise generated spatially can be suppressed as much as possible.

以上説明したように、本発明によれば、波長選択性光ファイバカプラ50を用いることにより励起光の強度を上げることができるので、高速撮像が可能となる。 As described above, according to the present invention, the intensity of pumping light can be increased by using the wavelength selective optical fiber coupler 50, so that high-speed imaging is possible.

本発明の光源部の構成図である。It is a block diagram of the light source part of this invention. 本発明の光源部の説明を補足する図面である。It is drawing which supplements description of the light source part of this invention. (A)は3本構成の光ファイバ束の断面図であり、(B)は4本構成の光ファイバ束の断面図である。(A) is a cross-sectional view of a three-configuration optical fiber bundle, and (B) is a cross-sectional view of a four-configuration optical fiber bundle. コア間距離が広がったことによるデメリットを検証した表である。It is the table | surface which verified the demerit by having increased the distance between cores. (A)は従来の光軸のずれを説明したものであり、(B)は本発明の光軸のずれを説明した図面である。(A) explains the conventional optical axis deviation, and (B) is a drawing explaining the optical axis deviation of the present invention. 本発明の第2の実施例の構造図である。It is a structural diagram of the 2nd example of the present invention. 図6のZ視図であり、直交配置されている様子を説明する図面である。FIG. 7 is a Z view of FIG. 6 for explaining a state in which they are arranged orthogonally. 従来の共焦点スキャナ顕微鏡の構成図である。It is a block diagram of the conventional confocal scanner microscope. 従来の3本シングルモードファイバの光軸のずれを説明した図面である。It is drawing explaining the shift | offset | difference of the optical axis of the conventional three single mode fiber. レンズの組み合わせによりコアの間隔が狭まる様子を示すイメージ図である。It is an image figure which shows a mode that the space | interval of a core narrows with the combination of a lens. ピンホールディスク面上およびピンホール透過直後の光の断面強度分布を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional intensity distribution of the light on a pinhole disk surface and immediately after pinhole transmission. 出射光パワーが低い光源11c、11dを含む多波長光源の例である。This is an example of a multi-wavelength light source including light sources 11c and 11d having low output light power. 図12の光源11c、11dを複数用意して強度を高める例である。This is an example in which a plurality of light sources 11c and 11d in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

2 マイクロレンズアレイディスク
3 ピンホールディスク
4 ダイクロイックミラー
5 対物レンズ
6 サンプル
8 映像カメラ
10 光源部
11 多波長光源
12 フィルタ
14 スイッチング手段
15 光ファイバ束
16 ミラー
17 レンズ
20 光検出部
22 ダイクロイックミラー
24 レンズ
25 バリアフィルタ
30 画像収拾装置
40 画像表示装置







2 Microlens array disk 3 Pinhole disk 4 Dichroic mirror 5 Objective lens 6 Sample 8 Video camera 10 Light source 11 Multi-wavelength light source 12 Filter 14 Switching means 15 Optical fiber bundle 16 Mirror 17 Lens 20 Photodetector 22 Dichroic mirror 24 Lens 25 Barrier filter 30 Image collection device 40 Image display device







Claims (2)

波長の異なる複数の励起光でサンプルを励起する光源部と、この励起光を用いてサンプルを走査するスキャナ部と、励起されたサンプルが発光した蛍光を受けてサンプルの画像を撮像する撮像カメラとを備えた共焦点スキャナ顕微鏡において、
前記光源部は、
前記複数の波長のうちの第1の波長の励起光を出力する第1の光源および第2の光源と、
前記複数の波長のうち、前記第1の波長と異なる波長の励起光を出力する光源群と、
前記第1の光源から出力される前記第1の波長の励起光と、前記光源群に含まれる一の光源から出力される励起光とを合成する第1の波長選択性光ファイバカプラと、
前記第2の光源から出力される前記第1の波長の励起光と、前記光源群に含まれる他の一の光源から出力される励起光とを合成する第2の波長選択性光ファイバカプラと、
前記第1の波長選択性光ファイバカプラを経由して合成された励起光を伝送する第1の光ファイバと、
前記第2の波長選択性光ファイバカプラを経由して合成された励起光を伝送する第2の光ファイバと、
を備え、
前記第1の光ファイバおよび前記第2の光ファイバは共通の光ファイバ束を構成することを特徴とする共焦点スキャナ顕微鏡。
A light source unit that excites a sample with a plurality of excitation lights having different wavelengths, a scanner unit that scans the sample using the excitation light, an imaging camera that receives fluorescence emitted from the excited sample and captures an image of the sample, and In a confocal scanner microscope with
The light source unit is
A first light source and a second light source that output excitation light having a first wavelength of the plurality of wavelengths;
A light source group that outputs excitation light having a wavelength different from the first wavelength among the plurality of wavelengths;
A first wavelength-selective optical fiber coupler that synthesizes the excitation light of the first wavelength output from the first light source and the excitation light output from one light source included in the light source group;
A second wavelength-selective optical fiber coupler that synthesizes the excitation light of the first wavelength output from the second light source and the excitation light output from another light source included in the light source group; ,
A first optical fiber for transmitting the synthesized pumping light via the first wavelength selective optical fiber coupler;
A second optical fiber for transmitting the synthesized pumping light via the second wavelength selective optical fiber coupler;
With
The confocal scanner microscope, wherein the first optical fiber and the second optical fiber constitute a common optical fiber bundle .
波長の異なる複数の励起光でサンプルを励起する光源部と、この励起光を用いてサンプルを走査するスキャナ部と、励起されたサンプルが発光した蛍光を受けてサンプルの画像を撮像する撮像カメラとを備えた共焦点スキャナ顕微鏡において、
前記光源部は、
前記複数の波長のうちの第1の波長の励起光を出力する第1の光源および第2の光源と、
前記複数の波長のうち、前記第1の波長と異なる波長の励起光を出力する第3の光源と、
前記第1の光源から出力される前記第1の波長の励起光と、前記第2の光源から出力される前記第1の波長の励起光とを合成する光ファイバカプラと、
前記光ファイバカプラを経由して合成された励起光を伝送する第1の光ファイバと、
前記第3の光源から出力される励起光を伝送する第2の光ファイバと、
を備え、
前記第1の光ファイバおよび前記第2の光ファイバは共通の光ファイバ束を構成することを特徴とする共焦点スキャナ顕微鏡。
A light source unit that excites a sample with a plurality of excitation lights having different wavelengths, a scanner unit that scans the sample using the excitation light, an imaging camera that receives fluorescence emitted from the excited sample and captures an image of the sample, and In a confocal scanner microscope with
The light source unit is
A first light source and a second light source that output excitation light having a first wavelength of the plurality of wavelengths;
A third light source that outputs excitation light having a wavelength different from the first wavelength among the plurality of wavelengths;
An optical fiber coupler that combines the excitation light of the first wavelength output from the first light source and the excitation light of the first wavelength output from the second light source;
A first optical fiber that transmits the synthesized pumping light via the optical fiber coupler;
A second optical fiber that transmits excitation light output from the third light source;
With
The confocal scanner microscope, wherein the first optical fiber and the second optical fiber constitute a common optical fiber bundle .
JP2008033106A 2008-02-14 2008-02-14 Confocal scanner microscope Expired - Fee Related JP5083618B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008033106A JP5083618B2 (en) 2008-02-14 2008-02-14 Confocal scanner microscope

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008033106A JP5083618B2 (en) 2008-02-14 2008-02-14 Confocal scanner microscope

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009192800A JP2009192800A (en) 2009-08-27
JP5083618B2 true JP5083618B2 (en) 2012-11-28

Family

ID=41074869

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008033106A Expired - Fee Related JP5083618B2 (en) 2008-02-14 2008-02-14 Confocal scanner microscope

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5083618B2 (en)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000275451A (en) * 1999-03-23 2000-10-06 Kdd Corp Optical multiplexer
JP2004029205A (en) * 2002-06-24 2004-01-29 Olympus Corp Laser scanning microscope

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009192800A (en) 2009-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5745851B2 (en) Modular imaging device, module for the device, and method of operating the imaging device
JP5232826B2 (en) Optical connector
JP5986076B2 (en) Minimally invasive surgery system
US20060187499A1 (en) Connection unit and optical-scanning fluoroscopy apparatus
US20100142041A1 (en) Multi-Mode Fiber Optically Coupling a Radiation Source Module to a Multi-Focal Confocal Microscope
JP2004029205A (en) Laser scanning microscope
US20110226940A1 (en) Fused fiber optic coupler arrangement and method for use thereof
JP2011090248A (en) Microscope connection unit and microscope system
JP2016177059A (en) Fluorescence observation unit and fluorescence observation device
US8644663B2 (en) Modular imaging system, modules for this system and method implemented using this system
EP3241481B1 (en) Dual path endoscope
US7190514B2 (en) Confocal scanning microscope
JP2009045358A (en) Imaging apparatus
JP3943927B2 (en) Optical scanning observation system
JP2004212434A (en) Confocal scanner microscope
WO2014077069A1 (en) Optical multiplexer device
JP5083618B2 (en) Confocal scanner microscope
JP2009109933A (en) Laser-exciting fluorescence microscope
JP2015094887A (en) Confocal microscope
JP2014013311A (en) Optical fiber and optical communication system
JP2009282103A (en) Confocal scanner microscope
JP2010128473A (en) Dispersion element and optical equipment with dispersion element
JP2008164719A (en) Scanning confocal microscope
JP2009109818A (en) Laser-exciting fluorescence microscope
JP6536620B2 (en) Laser excitation fluorescence microscope

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100927

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120306

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120517

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120628

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120809

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120822

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5083618

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150914

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees