JP2000314839A - Laser scanning microscope - Google Patents

Laser scanning microscope

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JP2000314839A
JP2000314839A JP11124737A JP12473799A JP2000314839A JP 2000314839 A JP2000314839 A JP 2000314839A JP 11124737 A JP11124737 A JP 11124737A JP 12473799 A JP12473799 A JP 12473799A JP 2000314839 A JP2000314839 A JP 2000314839A
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fluorescence
laser
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sample
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JP11124737A
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Takehiro Yoshida
剛洋 吉田
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Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser scanning microscope in which an optical filter and a mechanical driving part requiring high position reproducing accuracy are not necessitated and the change of a device constitution is not necessitated for the various kinds of the combinations of exciting wavelength and a fluorescent pigment, by which the multiexcited fluorescent image of a sample multi-colored can be obtained by one photodetector by having a high S/N and whose constitution is simple. SOLUTION: This microscope is provided with laser light sources 14 and 15 by which the fluorescence of a different wavelength area is generated from the sample 8, the photodetector 26 detecting the fluorescence emitted from the sample 8, a prism 22 arranged between the sample 8 and the photodetector 26 and spectrally resolving light from the sample 8, a mirror array 24 arranged between the prism 22 and the photodetector 26 and consisting of plural fine mirror elements 25 respectively receiving the various kinds of light beams spectrally resolved from the sample and reflecting only the fluorescence to the photodetector 26 and an output signal processing device 31 sampling an output from the photodetector 26.

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、レーザ走査型顕微
鏡に関する。
[0001] The present invention relates to a laser scanning microscope.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、蛍光検出装置は、医学及び生物
学を初めその他の分野において、生物組織や細胞上で蛍
光標識を施した蛋白質や遺伝子等を検出する目的で広く
用いられている。特に、近年では、複数の蛍光色素で染
色した標本を一度に観察する多種蛍光検出が、遺伝子の
解析や細胞内構造の解明に威力を発揮している。これら
蛍光検出の有効手段としてレーザ走査型顕微鏡が公知で
ある。
2. Description of the Related Art In general, a fluorescence detecting apparatus is widely used in medicine and biology in other fields for the purpose of detecting proteins, genes, and the like, which are fluorescently labeled on biological tissues and cells. In particular, in recent years, multi-fluorescence detection, in which a specimen stained with a plurality of fluorescent dyes is observed at a time, has been very effective in analyzing genes and elucidating intracellular structures. A laser scanning microscope is known as an effective means for detecting such fluorescence.

【0003】図9は、これら蛍光検出用レーザ走査型顕
微鏡の代表例の光学系を示しているが、図中、互いに異
なる発振波長を有する三つのレーザ発振器1a,1b,
1cから射出された三種類のレーザビームは、結合用ダ
イクロイックミラー2a,2bにより共通の光軸上に結
合された後、ビームエキスパンダー3を通り、適当なビ
ーム径に拡大されてダイクロイックミラー4で反射さ
れ、ガルバノメータミラー等のX−Y走査光学系5で偏
向され、瞳リレーレンズ6及び対物レンズ7を介して集
光されて、標本8上に照射されることにより、標本8は
レーザスポットで走査される。レーザビームの照射によ
り励起された標本8からの蛍光は、対物レンズ7からダ
イクロイックミラー4に至る経路を戻り、ダイクロイッ
クミラー4を透過し、分光用ダイクロイックミラー9a
で分光される。ダイクロイックミラー9aで反射された
一方の蛍光は、結像レンズ10aで集光され、共焦点絞
り11aを通って、吸収フィルタ12aにより目的とす
る第一の蛍光以外の波長の蛍光が吸収または反射された
後、光検出器13aでその強度が検出される。
FIG. 9 shows an optical system as a typical example of these laser scanning microscopes for fluorescence detection. In the figure, three laser oscillators 1a, 1b, 1b having different oscillation wavelengths are shown.
The three types of laser beams emitted from 1c are coupled on a common optical axis by coupling dichroic mirrors 2a and 2b, then passed through a beam expander 3, expanded to an appropriate beam diameter, and reflected by a dichroic mirror 4. The sample 8 is deflected by an XY scanning optical system 5 such as a galvanometer mirror, condensed via a pupil relay lens 6 and an objective lens 7, and irradiated onto the sample 8, thereby scanning the sample 8 with a laser spot. Is done. The fluorescence from the sample 8 excited by the laser beam irradiation returns to the path from the objective lens 7 to the dichroic mirror 4, passes through the dichroic mirror 4, and passes through the spectroscopic dichroic mirror 9a.
Spectroscopy. One fluorescent light reflected by the dichroic mirror 9a is condensed by the imaging lens 10a, passes through the confocal stop 11a, and absorbs or reflects fluorescent light having a wavelength other than the target first fluorescent light by the absorption filter 12a. After that, the intensity is detected by the photodetector 13a.

【0004】共焦点絞り11aは、対物レンズ7の焦点
位置と光学的に共役な位置に配置されて、レーザスポッ
トで励起された蛍光以外の光を遮断するため、得られる
画像は非常にコントラストが高く、更に、標本8と対物
レンズ7との間の距離を相対的に光軸方向に変えること
によって三次元像を得ることが出来るようになる。他
方、ダイクロイックミラー9aを透過した蛍光は、ダイ
クロイックミラー9bで更に分光され、ダイクロイック
ミラー9bで反射された蛍光は、結像レンズ10bで集
光され、共焦点絞り11bを通り、目的とする第二の蛍
光のみを透過させる吸収フィルタ12bを経て、光検出
器13bにより光強度が検出される。また、ダイクロイ
ックミラー9bを透過した蛍光は、結像レンズ10cで
集光され、共焦点絞り11cを通り、目的とする第三の
蛍光のみを透過させる吸収フィルタ12cを経て、光検
出器13cで検出される。
The confocal stop 11a is disposed at a position optically conjugate with the focal position of the objective lens 7, and blocks light other than the fluorescence excited by the laser spot, so that the obtained image has a very high contrast. High, and a three-dimensional image can be obtained by relatively changing the distance between the specimen 8 and the objective lens 7 in the optical axis direction. On the other hand, the fluorescent light transmitted through the dichroic mirror 9a is further separated by the dichroic mirror 9b, and the fluorescent light reflected by the dichroic mirror 9b is collected by the imaging lens 10b, passes through the confocal stop 11b, and passes through The light intensity is detected by the photodetector 13b after passing through the absorption filter 12b that transmits only the fluorescent light. The fluorescent light transmitted through the dichroic mirror 9b is condensed by the imaging lens 10c, passes through the confocal stop 11c, passes through the absorption filter 12c that transmits only the target third fluorescent light, and is detected by the photodetector 13c. Is done.

【0005】この光学系では、各レーザ発振器1a,1
b,1cから射出される三波長のレーザビームによる三
重励起蛍光の同時検出が可能であり、レーザ波長の変
更,蛍光色素の種類や励起レーザ波長の数等、多重励起
の状態が変わる毎にダイクロイックミラー2a,2b,
4、分光用ダイクロイックミラー9a,9b、吸収フィ
ルタ12a,12b,12cは最適な分光特性を有する
ものに変更される。
In this optical system, each laser oscillator 1a, 1
Simultaneous detection of triple excitation fluorescence by three wavelength laser beams emitted from b and 1c is possible, and the dichroic is changed each time the state of multiple excitation changes, such as change of laser wavelength, type of fluorescent dye and number of excitation laser wavelengths. Mirrors 2a, 2b,
4. The spectral dichroic mirrors 9a and 9b and the absorption filters 12a, 12b and 12c are changed to those having optimal spectral characteristics.

【0006】しかしながら、光学フィルタを用いる上記
従来の蛍光用レーザ走査型顕微鏡は下記の如き問題点を
有する。即ち、1)光学フィルタは、製造上の制限から
自在にその分光特性を決定することができないので、蛍
光光量やS/Nに限界がある。特に、吸収フィルタでは
励起光を完全に遮断する必要があるが、励起波長近傍の
最も蛍光強度が強い波長領域の蛍光を光量損失なしに透
過させるように設計し製造することは不可能であるこ
と、2)励起波長、蛍光色素毎に専用の高価な光学フィ
ルタを用意せねばならず、様々な多重励起を想定した場
合はフィルタ枚数の膨大化、装置構成の複雑化及び大型
化が避けられないこと、3)図9から明らかなように、
蛍光用レーザ走査型顕微鏡では、多重蛍光の分光は複数
の光学フィルタを介して行われるため、蛍光が光検出器
に到達するまでに相当の光量損失があること、等であ
る。
[0006] However, the above-mentioned conventional laser scanning microscope for fluorescence using an optical filter has the following problems. That is, 1) Since the spectral characteristics of the optical filter cannot be freely determined due to manufacturing restrictions, the amount of fluorescent light and the S / N are limited. In particular, it is necessary to completely block excitation light with an absorption filter, but it is impossible to design and manufacture so that fluorescence in the wavelength region with the strongest fluorescence intensity near the excitation wavelength is transmitted without loss of light quantity. (2) Exclusive expensive optical filters must be prepared for each excitation wavelength and fluorescent dye. When various multiplex excitations are assumed, the number of filters increases, and the configuration and size of the apparatus become inevitable. 3) As is clear from FIG.
In the laser scanning microscope for fluorescence, since the multiplexed fluorescence is separated through a plurality of optical filters, there is a considerable loss of light amount before the fluorescence reaches the photodetector.

【0007】従来、これらの問題点を改善すべく光学フ
ィルタを用いずに複数の蛍光波長を選択、検知する手段
が提案されている。即ち、特表平9−502269号公
報に開示された技術は、プリズム等でスペクトル分解さ
れた光束を、スリット状のミラーで透過する第一の波長
領域と反射する第二の波長領域とに分光し、更にスリッ
ト状ミラー及び第二の波長領域を制限する第二のスリッ
ト位置とスリット幅を制御して、任意の二つの波長領域
を選択、検出することが出来る分光装置及び共焦点蛍光
顕微鏡に関するものである。また、特開平8−4373
9号公報に開示された技術は、共焦点絞り通過後の光束
をグレーティングにより分光し、少なくとも一つのスリ
ットによって波長領域及び波長幅の選択を行い、各波長
領域の光量を光検出器で検出するようにした走査型光学
顕微鏡に関するものである。これら二つの技術は、共に
多重励起蛍光検出において、光学フィルタを使用するこ
となく確実に励起波長を遮断し且つ十分な蛍光光量を確
保して、S/Nの良い蛍光検出が可能な走査型光学顕微
鏡を提供している。
Hitherto, means for selecting and detecting a plurality of fluorescent wavelengths without using an optical filter have been proposed in order to solve these problems. That is, the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-502269 discloses that a light flux spectrally decomposed by a prism or the like is divided into a first wavelength region transmitted by a slit-shaped mirror and a second wavelength region reflected by the slit mirror. Further, the present invention relates to a spectroscope and a confocal fluorescence microscope capable of selecting and detecting any two wavelength regions by controlling a slit mirror and a second slit position and a slit width for limiting the second wavelength region. Things. Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-4373
In the technique disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 9-204, a light beam after passing through a confocal stop is split by a grating, a wavelength region and a wavelength width are selected by at least one slit, and the light amount in each wavelength region is detected by a photodetector. The present invention relates to a scanning optical microscope as described above. These two techniques are both scanning optics capable of detecting the fluorescence with good S / N by reliably blocking the excitation wavelength without using an optical filter and securing a sufficient amount of fluorescence in the multiple excitation fluorescence detection. We offer microscopes.

【0008】また、光学フィルタを用いずに任意の波長
選択が可能な分光装置として、特開平6−207853
号公報に開示されたものがある。これは、光分散素子に
よって被検出光束を空間的にスペクトル分解し、分散ス
ペクトルの少なくとも一部を変形可能なミラー装置によ
って代表される空間光変調器で受け、所望のスペクトル
領域のみを反射または透過させて、そのエネルギー強度
を検出するようにしたものである。一度、光分散素子と
空間光変調器及びエネルギー検出器の関係が固定される
と、空間光変調器以外の総ゆる機械的動きを必要としな
いため、そこで生じる誤差や高精度な機械制御部をなく
すことが出来る。ここで、変形可能なミラー装置とは詳
しくは米国特許第5061049号に記載されているも
ので、マイクロミラーの空間的なアレイから成り、各マ
イクロミラーは印加電圧の制御のみによって選択的に予
め選択された角度に偏向可能な素子である。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-207853 discloses a spectroscopic device which can select an arbitrary wavelength without using an optical filter.
Is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. HEI 9-203 (1995). This means that the detected light beam is spatially spectrally decomposed by a light dispersion element, and at least a part of the dispersion spectrum is received by a spatial light modulator represented by a deformable mirror device, and only a desired spectral region is reflected or transmitted. Then, the energy intensity is detected. Once the relationship between the light dispersion element, the spatial light modulator, and the energy detector is fixed, all mechanical movements other than the spatial light modulator are not required, so errors that occur there and high-precision mechanical control Can be eliminated. Here, the deformable mirror device is described in detail in U.S. Pat. No. 5,610,149, which comprises a spatial array of micromirrors, each micromirror being selectively preselected only by controlling the applied voltage. Is an element that can be deflected to a specified angle.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平8−43739号公報に開示された方法は、波長選
択を決定するスリットに機械的な動きが伴い、その稼働
部に非常に高度な制御構造が必要となるばかりか、機械
的駆動部の振動や摩耗は測定時の再現性を失わせ、校正
の問題を惹起する。特に、スリット状のミラーと第二の
スリットは、分光の際に夫々が連動した動きを必要とす
るため、その制御の高精度化は極めて困難である。更
に、同時検出すべき蛍光の種類が増えると、上記分光手
段は一つでは足りず、同様な波長分割手段を幾つも使用
することが必要となり、光量損失と装置の複雑化を惹起
すると云う問題点がある。
However, in the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-43939, the slit for determining the wavelength selection involves a mechanical movement, and a very sophisticated control structure is required in its operating part. Not only is it necessary, but the vibration and wear of the mechanical drive cause loss of reproducibility at the time of measurement and cause calibration problems. In particular, since the slit-shaped mirror and the second slit need to move in conjunction with each other at the time of spectroscopy, it is extremely difficult to improve the control accuracy. Further, when the types of fluorescence to be simultaneously detected increase, the number of the above-mentioned spectroscopic means is not enough, and it is necessary to use a plurality of similar wavelength division means, which causes a loss of light quantity and a complicated device. There is a point.

【0010】また、前記特表平9−502269号公報
に開示された方法は、上記の場合と同様に機械駆動部の
精度や再現性を保証する校正の問題の他に、一つの光検
出器で検出できる波長帯域が、グレーティングなどのス
ペクトル分散手段と光検出器の初期配置で決定されてし
まうため、広波長帯域における波長選択の自由度が低
く、多重励起蛍光検出における蛍光色素やレーザ波長の
多様性に対応できないと云う問題がある。
The method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-502269 discloses a method in which one photodetector is used in addition to the problem of calibration that guarantees the accuracy and reproducibility of a mechanical drive unit. The wavelength band that can be detected by the method is determined by the spectral dispersing means such as the grating and the initial arrangement of the photodetector. There is a problem that it cannot cope with diversity.

【0011】また、前記特開平6−207853号公報
に開示された分光装置は、任意の波長領域における光の
光量検出を行えることから、一つの励起波長に対して一
つの蛍光を得るのには、蛍光用レーザ走査型顕微鏡への
応用は可能であるが、励起波長や蛍光色素の総ゆる組み
合わせに対応して、多重化した蛍光強度を時間的に同時
検出する方法として、容易に蛍光用レーザ走査型顕微鏡
に組み込めるものではない。
The spectrometer disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-207853 is capable of detecting the amount of light in an arbitrary wavelength range. Therefore, it is necessary to obtain one fluorescence for one excitation wavelength. Although it can be applied to laser scanning microscopes for fluorescence, it is easy to use a laser for fluorescence as a method for simultaneously detecting the multiplexed fluorescence intensities at the same time according to all combinations of excitation wavelengths and fluorescent dyes. It cannot be incorporated into a scanning microscope.

【0012】本発明は、従来の技術の有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、光学フィルタや高度な位置再現精度を要する機
械駆動部を必要とせず、励起波長や蛍光色素の様々な組
み合わせに対しても装置構成の変更を必要としない、多
重染色された標本の多重励起蛍光像を蛍光の数だけ光検
出器を用いずに高いS/Nをもって得ることの出来る、
簡易な構成のレーザ走査型顕微鏡を提供しようとするも
のである。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and has as its object to eliminate the need for an optical filter and a mechanical drive unit that requires a high degree of position reproduction accuracy. It is not necessary to change the apparatus configuration for various combinations of excitation wavelengths and fluorescent dyes. Multiple excitation fluorescence images of multiple-stained specimens can be obtained with high S / N without using photodetectors by the number of fluorescence. Can be obtained,
An object of the present invention is to provide a laser scanning microscope having a simple configuration.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるレーザ走査型顕微鏡は、標本に照射さ
れるべきレーザ光を射出して該標本から異なる波長域の
蛍光を発生させるためのレーザ光源と、標本からの蛍光
を検出する光検出装置と、標本と前記光検出装置との間
に配置されていて標本からの光を空間的にスペクトル分
解するスペクトル分解部材と、該スペクトル分解部材と
前記光検出装置との間に配置されていて前記スペクトル
分解部材によりスペクトル分解された光を受ける夫々が
偏向角度を変え得る複数の微小光偏向素子で構成された
微小光偏向素子アレイと、前記光検出装置からの出力を
サンプリングし得る出力信号処理装置とを備え、前記微
小光偏向素子アレイの少なくとも二つの微小光偏向素子
により偏向された光を前記光検出装置に所定の時間差を
以て入射させ、前記光検出装置からの出力を前記出力信
号処理装置により前記時間差を以てサンプリングするよ
うにしたことを特徴としている。
In order to achieve the above object, a laser scanning microscope according to the present invention emits a laser beam to be applied to a specimen to generate fluorescence in a different wavelength range from the specimen. A laser light source, a light detection device that detects fluorescence from the sample, a spectrum decomposition member disposed between the sample and the light detection device, and spatially spectrally decomposing light from the sample, A minute light deflecting element array comprising a plurality of minute light deflecting elements each arranged between a member and the photodetector and receiving light spectrally decomposed by the spectrum resolving member and capable of changing a deflection angle, An output signal processing device capable of sampling an output from the light detection device, wherein the light is deflected by at least two minute light deflecting elements of the minute light deflecting element array. Is incident with a predetermined time difference to the light detecting device, the output from the optical detector by the output signal processing device is characterized in that so as to sample with a said time difference.

【0014】また、本発明によれば、標本には、波長の
異なる少なくとも二つのレーザ光が所定の時間差をもっ
て照射されるようになっている。
According to the present invention, the sample is irradiated with at least two laser beams having different wavelengths with a predetermined time difference.

【0015】また、本発明によれば、前記標本から発生
した蛍光の検出波長域の少なくとも一つは前記レーザ光
源から射出したレーザ光の波長を含み、前記複数の微小
光偏向素子のうち蛍光とレーザ光とで共通している波長
の光を受ける微小光偏向素子はレーザ光が標本に当たっ
ている時間中は該微小光偏向素子が受ける光を前記光検
出装置からずれる方向に偏向させ、前記レーザ光が標本
に当たっていない時間中は前記微小光偏向素子が受ける
光を前記光検出装置に入射させるようにしたことを特徴
としている。
Further, according to the present invention, at least one of the detection wavelength ranges of the fluorescence generated from the sample includes the wavelength of the laser light emitted from the laser light source, and the fluorescent light of the plurality of minute light deflecting elements includes the fluorescent light and the fluorescent light. The micro-light deflecting element that receives light having a wavelength common to the laser light deflects the light received by the micro-light deflecting element in a direction deviating from the photodetector while the laser light is hitting the sample. During the time when the light beam does not hit the sample, the light received by the minute light deflecting element is made to enter the photodetector.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を説明するに
先立ち、本発明に係るレーザ走査型顕微鏡の作用・効果
について説明する。先ず、請求項1に記載の本発明によ
るレーザ走査型顕微鏡によれば、標本から発生した蛍光
と標本面で反射したレーザ光源からのレーザ光を空間的
にスペクトル分解した後、蛍光のみを微小の波長幅毎に
時間差をもって光検出装置へ導き、多重染色された標本
の蛍光波長域に応じてサンプリングする時刻を少しずつ
変えることによって、検出したい蛍光毎の光検出装置を
必要とせず、多くの種類の多重励起蛍光を分光し検出す
ることが出来る。即ち、前記のスペクトル分解された光
は、標本で反射したレーザ光とは異なる波長域の蛍光か
ら成る。これらの蛍光は、空間的にスペクトル分解され
て、その方向に配列された微小光偏向素子から成る微小
光偏向素子アレイへ投影される。先ず、微小光偏向素子
は特定の波長域の第一の蛍光を光検出装置へ入射させ、
これとは異なる波長域の第二の蛍光と前記レーザ光は光
検出装置へ入射しない方向に偏向させ、次に、時間差を
おいて微小光偏向素子は前記第二の蛍光を光検出装置へ
入射させる状態にされる。微小光偏向素子は、このよう
な動きを繰り返して異なる波長域の蛍光を交互に光検出
装置へ入射させることにより、一つの光検出装置で異な
った波長域の蛍光像を作ることが出来る。この場合、微
小光偏向素子の光偏向角度をステップ状に変化させる以
外に機械的駆動部を必要とせず、検出したい蛍光波長が
変わっても装置の変更や部品の入れ替えは不要である。
また、微小光偏向素子の光偏向角度は電気的デジタル信
号で制御可能であるため、装置自体に高い精度も複雑な
構成も必要としない。また、使用するレーザ光源は連続
発振のものでもパルス発振のものでも構わない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing the embodiments of the present invention, the operation and effects of the laser scanning microscope according to the present invention will be described. First, according to the laser scanning microscope according to the present invention as set forth in claim 1, after spatially spectrally decomposing the fluorescence generated from the sample and the laser light from the laser light source reflected on the sample surface, only the fluorescence is reduced to a minute. By guiding the photodetectors with a time difference for each wavelength width to the photodetector, and gradually changing the sampling time according to the fluorescence wavelength range of the multi-stained sample, there is no need for a photodetector for each fluorescence to be detected, and many types Can be detected by spectroscopy. That is, the spectrum-resolved light is composed of fluorescence in a wavelength range different from that of the laser light reflected by the specimen. These fluorescences are spatially spectrally resolved and projected onto a micro-optical deflecting element array composed of micro-optical deflecting elements arranged in that direction. First, the micro-light deflecting element causes the first fluorescence in a specific wavelength range to enter the photodetector,
The second fluorescence in the wavelength range different from this and the laser light are deflected in a direction that does not enter the photodetector, and then, after a time lag, the minute light deflector enters the second fluorescence into the photodetector. It is made to be in a state to be made. The micro-light deflecting element can form fluorescence images in different wavelength ranges with one light detection device by repeating the above-described operation and alternately causing the fluorescence in different wavelength ranges to enter the photodetector. In this case, a mechanical driving unit is not required except for changing the light deflection angle of the minute light deflection element in a stepwise manner, and it is not necessary to change the apparatus or replace parts even if the fluorescence wavelength to be detected changes.
Further, since the light deflection angle of the minute light deflection element can be controlled by an electric digital signal, the device itself does not require a high precision or a complicated configuration. The laser light source used may be a continuous wave light source or a pulse light source.

【0017】請求項2に記載の本発明によるレーザ走査
型顕微鏡によれば、異なった波長のレーザ光が時間差を
もって標本に照射されるため、標本から発生する蛍光も
レーザ光出射の時間に同期して発生する。このため、検
出したい異なる波長域の蛍光がこの段階で既に時間分解
される。これらの標本から発生した蛍光と該標本面で反
射したレーザ光を空間的にスペクトル分解した後、微小
光偏向素子によって蛍光波長毎に夫々光検出装置へ導
き、レーザ光源の照射時間に同期するようにサンプリン
グすることによって、一つの光検出装置により異なった
波長域の蛍光を分光検出することが出来る。更に、前記
レーザ光の波長と蛍光の波長が一致していない場合は、
微小光偏向素子の光偏向角度は、検出したい複数の蛍光
波長に対応する微小光偏向素子から、若しくは異なった
蛍光波長域に対応する連続する微小光偏向素子群から光
検出装置へ偏向させる光を導くように、更に、レーザ光
源の波長に対応する微小光偏向素子のみを光検出装置と
は異なる方向へ導くように予めセットしておけば、それ
以降各微小光偏向素子を駆動させる必要はなくなる。別
の波長のレーザ光を出射するレーザ光源とその照射によ
って標本から発生する蛍光を検出する場合においても、
その蛍光の波長域とレーザ光の波長とに夫々対応する微
小光偏向素子を前述のようにセットしておけば、装置の
構成を変える必要はない。かくして、本発明によれば、
像のコントラスト低下の原因となる標本から反射するレ
ーザ光を完全に排除することが出来る。また、光検出装
置を複数用意することなく多重化された蛍光を分離し、
異なった波長域の蛍光を検出することが出来る。更に、
前記時間差を十分小さくすれば、各波長域の蛍光を殆ど
同時に検出することが出来る。
According to the laser scanning microscope of the present invention, since the laser beams of different wavelengths are irradiated on the sample with a time difference, the fluorescence generated from the sample is also synchronized with the laser light emission time. Occur. For this reason, the fluorescence in the different wavelength bands to be detected is already time-resolved at this stage. After spatially spectrally decomposing the fluorescence generated from these specimens and the laser light reflected on the specimen surface, the light is guided to the photodetector for each fluorescence wavelength by the minute light deflecting element, and synchronized with the irradiation time of the laser light source. , The fluorescence in different wavelength ranges can be spectrally detected by one photodetector. Further, when the wavelength of the laser light and the wavelength of the fluorescence do not match,
The light deflection angle of the minute light deflecting element is to deflect light from the minute light deflecting element corresponding to a plurality of fluorescence wavelengths to be detected or from a group of continuous minute light deflecting elements corresponding to different fluorescence wavelength ranges to the photodetector. If the minute light deflecting element corresponding to the wavelength of the laser light source is set in advance so as to guide the light in a direction different from that of the photodetector, there is no need to drive each minute light deflecting element thereafter. . Even in the case of detecting fluorescence generated from a sample by a laser light source that emits laser light of another wavelength and its irradiation,
If the minute light deflecting elements respectively corresponding to the wavelength region of the fluorescence and the wavelength of the laser beam are set as described above, there is no need to change the configuration of the device. Thus, according to the present invention,
Laser light reflected from the specimen, which causes a reduction in image contrast, can be completely eliminated. Separating multiplexed fluorescence without preparing multiple photodetectors,
Fluorescence in different wavelength ranges can be detected. Furthermore,
If the time difference is made sufficiently small, the fluorescence in each wavelength region can be detected almost simultaneously.

【0018】請求項3に記載の本発明によれば、標本か
ら発生した蛍光の検出波長域の少なくとも一つは、レー
ザ光源から出射するレーザ光の波長を含むため、蛍光と
該レーザ光とで共通した波長の光を受ける微小光偏向素
子は、常に光検出装置へ光を入射させる状態にして置く
ことは出来ない。従って、レーザ光が標本に当たってい
る時間中は微小光偏向素子は光検出装置へ光を入射させ
ない方向へ偏向され、レーザ光が標本に当たっていない
時間中は光検出装置へ光を入射させる方向へ偏向させる
ように制御される必要がある。これに対し、レーザ光の
波長と蛍光の波長とが重ならない波長域に対応する微小
光偏向素子、即ち、蛍光は受けるがレーザ光は受けない
微小光偏向素子は受けた光を光検出装置へ入射させる状
態にして置き、また蛍光の波長と重なる波長のレーザ光
を受ける微小光偏向素子は受けた光を光検出装置へは入
射させない状態にして置けば、蛍光観察中は微小光偏向
素子の何れも駆動させる必要はなくなる。この場合、レ
ーザ光も蛍光も受けない微小光偏向素子はどのような状
態に置かれても構わないことは云うまでもない。
According to the third aspect of the present invention, at least one of the detection wavelength ranges of the fluorescent light generated from the sample includes the wavelength of the laser light emitted from the laser light source. The minute light deflecting element that receives light of a common wavelength cannot always be placed in a state where light is incident on the photodetector. Therefore, the minute light deflecting element is deflected in a direction in which no light is incident on the photodetector during the time when the laser light is hitting the sample, and is deflected in a direction in which light is incident on the photodetector during the time when the laser light is not hitting the sample. Need to be controlled as follows. On the other hand, the minute light deflecting element corresponding to the wavelength range where the wavelength of the laser light and the wavelength of the fluorescent light do not overlap, that is, the minute light deflecting element that receives the fluorescent light but does not receive the laser light transmits the received light to the photodetector. The micro-light deflecting element that receives the laser light with a wavelength that overlaps with the wavelength of the fluorescent light is placed so that the received light does not enter the photodetector. There is no need to drive any of them. In this case, it goes without saying that the minute light deflecting element that receives neither laser light nor fluorescence may be placed in any state.

【0019】以下、本発明の実施の形態を図示した各種
実施例を参照して詳細に説明する。図中、従来例で用い
たのと実質上同一の部材には同一符号が付され、それに
ついての詳細な説明は省略されている。実施例1 図1は本発明に係るレーザ走査型顕微鏡の第1実施例を
示す図である。図中、14は波長488nmと568nmと
647nmの光を同時発振するマルチラインKr−Arレ
ーザから成る光源、15は波長351nmの光を発振する
Arレーザから成る光源、16はレーザラインフィル
タ、17はファイバカップリングレンズ、18はシング
ルモードファイバ、19はビームコリメートレンズ、2
0はダイクロイックミラー、21はコリメートレンズ、
22はスペクトル分解部材であるプリズム、23は集光
レンズ、24は多数の微小ミラー25で構成されるミラ
ーアレイ(微小光偏向素子アレイ)、26は光検出装
置、27は光トラップ、28はコントローラー、29は
メモリー部、30は入力部、31は出力信号処理装置で
ある。なお、標本8,レーザ14及び15,ファイバカ
ップリングレンズ17,ファイバ18,コントローラ2
8,メモリー部29,入力部30及び出力信号処理装置
31を除く構成部材は、レーザ走査型顕微鏡本体内に収
納されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to various examples shown in the drawings. In the drawing, substantially the same members as those used in the conventional example are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Embodiment 1 FIG. 1 is a view showing a first embodiment of a laser scanning microscope according to the present invention. In the figure, 14 is a light source composed of a multi-line Kr-Ar laser that oscillates light of wavelengths 488 nm, 568 nm and 647 nm simultaneously, 15 is a light source composed of an Ar laser oscillating light of 351 nm wavelength, 16 is a laser line filter, and 17 is a laser line filter. Fiber coupling lens, 18 is a single mode fiber, 19 is a beam collimating lens, 2
0 is a dichroic mirror, 21 is a collimating lens,
22 is a prism which is a spectrum resolving member, 23 is a condensing lens, 24 is a mirror array (micro light deflecting element array) composed of a number of micro mirrors 25, 26 is a photodetector, 27 is a light trap, 28 is a controller , 29 are a memory unit, 30 is an input unit, and 31 is an output signal processing device. The sample 8, the lasers 14 and 15, the fiber coupling lens 17, the fiber 18, the controller 2
The components except for the memory section 8, the memory section 29, the input section 30, and the output signal processing device 31 are housed in the laser scanning microscope main body.

【0020】上記第1実施例において、各レーザ14,
15から射出したレーザ光は、ファイバカップリングレ
ンズ17を経てシングルモードファイバ18を通り、レ
ーザ走査型顕微鏡本体内に導入される。この場合、レー
ザ14から射出したレーザ光は、レーザラインフィルタ
16により励起波長を選択される。レーザ走査型顕微鏡
本体内に導入されたレーザ光は、レンズ19により適当
なビーム径を有する平行光束に変換され、ダイクロイッ
クミラー20によって混合される。混合されたレーザ光
は、励起用ダイクロイックミラー4で反射されてガルバ
ノメータミラー等のX−Y走査光学系5において偏向さ
れ、瞳リレーレンズ6と対物レンズ7を介して標本8上
に達し、レーザスポットによる走査が行われる。
In the first embodiment, each of the lasers 14,
The laser light emitted from 15 passes through a single mode fiber 18 via a fiber coupling lens 17 and is introduced into the laser scanning microscope main body. In this case, the excitation wavelength of the laser light emitted from the laser 14 is selected by the laser line filter 16. The laser light introduced into the laser scanning microscope main body is converted into a parallel light beam having an appropriate beam diameter by a lens 19 and mixed by a dichroic mirror 20. The mixed laser light is reflected by an excitation dichroic mirror 4 and deflected by an XY scanning optical system 5 such as a galvanometer mirror, reaches a sample 8 via a pupil relay lens 6 and an objective lens 7, and Is performed.

【0021】かくして、レーザ光の照射により励起され
た標本8からの蛍光は、対物レンズ7からダイクロイッ
クミラー4に至る経路を戻り、ダイクロイックミラー4
を透過して結像レンズ10で集光され、共焦点絞り11
を通過する。共焦点絞り11を通りコリメートレンズ2
1で平行光にされた蛍光光束は、プリズム22によって
その波長情報が出射角度の差異に変換され、更に集光レ
ンズ23を経てミラーアレイ24上に結像される。この
時、プリズム22からの出射角度の差異に変換された波
長情報は、ミラーアレイ24上の位置情報に置換され、
微小ミラー素子25の位置がそのまま波長に対応せしめ
られるようになる。この場合、プリズム22の代わり
に、グレーティング,音響光学素子,ホログラフィック
素子など他のスペクトル分解素子が用いられても良い。
また、集光レンズ23は、シリンドリカルレンズ等スペ
クトル分解方向にパワーを有するどのような光学系によ
り置換されても良い。
Thus, the fluorescence from the specimen 8 excited by the irradiation of the laser beam returns along the path from the objective lens 7 to the dichroic mirror 4 and
And condensed by the imaging lens 10 through the
Pass through. Collimating lens 2 passing through confocal stop 11
The fluorescent light flux converted into parallel light by 1 converts its wavelength information into a difference in emission angle by a prism 22, and further forms an image on a mirror array 24 via a condenser lens 23. At this time, the wavelength information converted into the difference in the emission angle from the prism 22 is replaced with position information on the mirror array 24,
The position of the minute mirror element 25 can be made to correspond to the wavelength as it is. In this case, instead of the prism 22, another spectrum resolving element such as a grating, an acousto-optic element, or a holographic element may be used.
Further, the condenser lens 23 may be replaced by any optical system having power in the spectral resolution direction such as a cylindrical lens.

【0022】微小ミラー素子25は、各々がそこに入射
した光束を検出装置26へ向けて反射する偏向角と光ト
ラップ27へ向けて反射する偏向角とを選択することが
でき、その角度選択は入力部30から出力信号処理装置
31を経てコントローラ28からの電気信号で一素子単
位で行うことが出来る。また、入力部30を介してレー
ザや蛍光色素に対する何らかの入力を行うと、コントロ
ーラ28がメモリー部29に記憶されている各微小ミラ
ー素子25の角度状態を呼び出し、何時でも最適な測定
状態を再現することが出来るようになっている。反対
に、微小ミラー素子25の角度状態をメモリー部29へ
記憶させることも出来る。
The micromirror element 25 can select a deflection angle at which the light beam incident thereon is reflected toward the detection device 26 and a deflection angle at which the light beam is reflected toward the optical trap 27. An electric signal from the controller 28 via the input unit 30 via the output signal processing device 31 can be used for each element. When any input is made to the laser or the fluorescent dye via the input unit 30, the controller 28 calls up the angle state of each micro mirror element 25 stored in the memory unit 29 and reproduces the optimum measurement state at any time. You can do it. Conversely, the angle state of the micromirror element 25 can be stored in the memory unit 29.

【0023】以下、多重化された蛍光の分光作用につい
て説明する。先ず、総ての波長に対応する微小ミラー素
子25が、入力光を光トラップ27へ向けて反射するよ
うにセットされる。そして、第一の蛍光波長に対応する
微小ミラー素子がその蛍光を検出装置26へ向けて反射
するように制御される。これにより、光検出装置26か
らの信号を出力信号処理装置31がサンプリングし、第
一の蛍光の強度が検出され、検出された信号を受け、コ
ントローラ28によりその微小ミラー素子は、入射光を
光トラップ27へ向けて反射させるか、又はメモリー2
9に記録された一定時間だけその微小ミラー素子は入射
光を光検出装置26へ向けて反射させ、その後再び入射
光を光トラップ27へ向けて反射させる。その後、第二
の蛍光波長に対応する微小ミラー素子が同様の動作を行
い、第二の蛍光の強度がサンプリングされる。この繰り
返しにより、観察される総ての蛍光波長の強度が検出さ
れる。
Hereinafter, the spectral action of the multiplexed fluorescence will be described. First, the micro mirror elements 25 corresponding to all wavelengths are set so as to reflect the input light toward the optical trap 27. Then, the micromirror element corresponding to the first fluorescence wavelength is controlled so as to reflect the fluorescence toward the detection device 26. As a result, the output signal processing device 31 samples the signal from the light detection device 26, detects the intensity of the first fluorescence, receives the detected signal, and the controller 28 causes the micromirror element to convert the incident light into light. The light is reflected toward the trap 27 or the memory 2
The micromirror element reflects the incident light toward the light detecting device 26 for a certain time recorded in 9, and then reflects the incident light again toward the optical trap 27. Thereafter, the micro mirror element corresponding to the second fluorescence wavelength performs the same operation, and the intensity of the second fluorescence is sampled. By repeating this, the intensities of all observed fluorescence wavelengths are detected.

【0024】従って、観測される蛍光波長域が三つの場
合例えば三つの異なる波長域の蛍光を発する蛍光色素が
使われた場合、光検出装置26から出力される信号は、
図2に示されたようになる。図2において、縦軸は検出
された蛍光の強度を、横軸は時間を表している。各蛍光
は光検出装置26に、時間差をもって順に入射するた
め、時間軸上の異なる時刻において第一,第二,第三の
ピークが発生する。そして、夫々第一,第二及び第三の
蛍光を表わす信号に対応する。t1 ,t2 及びt 3 を第
一、第二及び第三の蛍光のサンプリング時間とすること
により、各蛍光の強度が検出される。t1 ,t2 及びt
3 を完全に含むようにT2 を決め、このT 2 が走査手段
が一画素を走査する時間よりも短ければ、各画素を走査
する時間中に三つの蛍光の信号のサンプリングを行うこ
とにより、出力される総ての画素において標本を一度走
査するだけで三つの波長域の蛍光像が得られる。この場
合、多重化される蛍光色素の数によらず微小光偏向素子
25による一度の反射によって分光が行われるので、光
量損失は極めて少ない。
Therefore, the observed fluorescence wavelength range is three fields.
For example, fluorescent dyes that emit fluorescence in three different wavelength ranges
When used, the signal output from the photodetector 26 is:
As shown in FIG. In FIG. 2, the vertical axis indicates detection.
The horizontal axis represents the intensity of the obtained fluorescence. Each fluorescence
Are sequentially incident on the photodetector 26 with a time lag.
At different times on the time axis,
A peak occurs. And the first, second and third respectively
It corresponds to the signal representing the fluorescence. t1, TTwoAnd t ThreeThe
First, second and third fluorescence sampling times
As a result, the intensity of each fluorescence is detected. t1, TTwoAnd t
ThreeT to completely containTwoAnd this T TwoIs scanning means
Scans each pixel if is less than the time to scan one pixel
Sampling of the three fluorescent signals during
And run the sample once for all output pixels.
Inspection alone gives fluorescent images in three wavelength ranges. This place
Light deflecting element regardless of the number of multiplexed fluorescent dyes
Since the light is spectrally reflected by one reflection by 25,
The volume loss is very low.

【0025】ここで、励起波長と蛍光色素を変更する場
合を考える。今、351nm,488nm,568nm及び6
47nmの四重励起波長に対して、各波長で励起される四
種類の蛍光色素で標本8が染色されているものとする。
そして、351nmの波長の励起光で励起される蛍光色素
は、488nmより長波長の蛍光を発することは無いもの
とする。同様に、488nmの波長の励起光で励起される
蛍光色素は568nmより長波長の蛍光を発することはな
く、568nmの波長の励起光で励起される蛍光色素は6
47nmより長波長の蛍光を発することは無いものとす
る。
Here, a case where the excitation wavelength and the fluorescent dye are changed will be considered. Now, 351 nm, 488 nm, 568 nm and 6
For a quadruple excitation wavelength of 47 nm, it is assumed that the specimen 8 is stained with four types of fluorescent dyes excited at each wavelength.
The fluorescent dye excited by the excitation light having a wavelength of 351 nm does not emit fluorescence having a wavelength longer than 488 nm. Similarly, the fluorescent dye excited by the excitation light having the wavelength of 488 nm does not emit fluorescence having a wavelength longer than 568 nm, and the fluorescent dye excited by the excitation light having the wavelength of 568 nm is 6.
It does not emit fluorescence with a wavelength longer than 47 nm.

【0026】図3はミラーアレイ24における微小ミラ
ー素子25の配置を示している。図3(a)において、
微小ミラー素子25e,25f,25g,25hは夫々
351nm,488nm,568nm,647nmのレーザ波長
に対応していて、入射光を光トラップ27へ偏向させる
向きに配置されている。微小ミラー素子25a,25
b,25c,25dは夫々波長351nm,488nm,5
68nm,647nmで励起された蛍光波長域に対応し、入
射光を光検出装置26へ入射させるように偏向させる向
きと、光検出装置26から外れるように偏向させる向き
とに切り替えられるようになっている。標本8は、四種
類の波長の光で同時に励起されると、四つの異なった波
長域の蛍光を発する。今、ミラーアレイ24は微小ミラ
ー素子25aの領域に入射する光のみを光検出装置26
へ向かわせるような状態にあるものとすると、波長35
1nmの励起光で励起される色素の蛍光のみが検出装置2
6により検出される。一定時間経過後ミラーアレイ24
の微小ミラー素子の向きが変わって微小ミラー素子25
bの領域に入射する光のみを光検出装置26へ向かわせ
るようにすると、波長488nmの励起光で励起される色
素の蛍光のみが光検出装置26により検出されるように
なる。同様にして、波長568nm及び647nmの励起光
で夫々励起される色素の蛍光が光検出装置26により順
次検出される。従って、この一連の動作が一画素を走査
するのに要する時間内で完了するように設定しておけ
ば、標本8を複数波長のレーザビームで走査することに
より四重染色蛍光画像を得ることが出来る。
FIG. 3 shows the arrangement of the micro mirror elements 25 in the mirror array 24. In FIG. 3A,
The micro mirror elements 25e, 25f, 25g, and 25h correspond to the laser wavelengths of 351 nm, 488 nm, 568 nm, and 647 nm, respectively, and are arranged so as to deflect incident light to the optical trap 27. Micro mirror elements 25a, 25
b, 25c, and 25d represent wavelengths of 351 nm, 488 nm, and 5 respectively.
Corresponding to the fluorescence wavelength range excited at 68 nm and 647 nm, the direction can be switched between a direction in which incident light is deflected so as to be incident on the photodetector 26 and a direction in which it is deflected so as to deviate from the photodetector 26. I have. Specimen 8 emits fluorescence in four different wavelength ranges when excited simultaneously with light of four different wavelengths. Now, the mirror array 24 detects only light incident on the area of the minute mirror element 25a by the photodetector 26.
Assuming that it is in a state where
Only the fluorescence of the dye excited by the 1 nm excitation light is detected by the detector 2
6 is detected. After a certain period of time, the mirror array 24
Of the micromirror element 25
When only the light incident on the region b is directed to the photodetector 26, only the fluorescence of the dye excited by the excitation light having the wavelength of 488 nm is detected by the photodetector 26. Similarly, the fluorescence of the dye excited by the excitation light having the wavelengths of 568 nm and 647 nm is sequentially detected by the photodetector 26. Therefore, if this series of operations is set to be completed within the time required to scan one pixel, it is possible to obtain a quadruple-stained fluorescent image by scanning the specimen 8 with laser beams of a plurality of wavelengths. I can do it.

【0027】次に、波長351nmと568nmの励起光で
励起される二種類の蛍光色素によって標本8が染色され
ている場合について説明する。この場合の蛍光色素は、
上述の如き四重励起の場合の色素とは異なり蛍光波長域
が広く、波長351nmの励起光で励起される蛍光色素は
568nmよりも短波長域の励起光で蛍光を発し、波長5
68nmの励起光で励起される蛍光色素は700nmを越え
る波長の励起光でも蛍光を発するものとする。二種類の
波長のレーザが標本8に照射されると、標本からは二種
類の異なった波長域の蛍光を発生するが、図3(b)に
示されるように励起波長に対応する微小ミラー素子25
e,25gは、そこに集光された蛍光を光トラップ27
へ向けて偏向させ、波長351nmの励起光で励起された
蛍光は、その波長に対応する微小ミラー素子25a,2
5f,25bにより光検出装置26へ向けて反射され、
蛍光検出後光トラップ27へ向けられる。この間に光検
出装置26に向けられた蛍光の強度信号がサンプリング
される。また、この時微小ミラー素子25c,25h,
25dは入射した蛍光を光トラップ27へ向かわせるよ
うな状態にされている。次に、波長568nmの励起光で
励起された蛍光に対応する微小ミラー素子25c,25
h,25dが向きを変えて入射した蛍光を光検出装置2
6へ向かうようにし、蛍光強度をサンプリングして検出
するこの一連の動作を一画素を走査する時間内に完了す
るように設定し、標本8を二種類の波長を含むレーザビ
ームで走査することにより二重染色蛍光画像を得ること
が出来る。
Next, a case where the specimen 8 is stained with two kinds of fluorescent dyes excited by excitation light having wavelengths of 351 nm and 568 nm will be described. The fluorescent dye in this case is
Unlike the dye in the case of quadruple excitation as described above, the fluorescent wavelength range is wide, and the fluorescent dye excited by excitation light having a wavelength of 351 nm emits fluorescence with excitation light having a wavelength shorter than 568 nm, and the wavelength of 5
It is assumed that the fluorescent dye excited by the excitation light of 68 nm emits fluorescence even with the excitation light having a wavelength exceeding 700 nm. When lasers of two wavelengths are applied to the sample 8, the sample emits fluorescence of two different wavelength ranges, but as shown in FIG. 3B, a micro mirror element corresponding to the excitation wavelength. 25
e, 25 g use the light trap 27
And the fluorescence excited by the excitation light having the wavelength of 351 nm is reflected by the micromirror elements 25a, 25a corresponding to the wavelength.
5f, 25b reflects toward the photodetector 26,
After the fluorescence is detected, the light is directed to the optical trap 27. During this time, the fluorescence intensity signal directed to the photodetector 26 is sampled. At this time, the minute mirror elements 25c, 25h,
Reference numeral 25d denotes a state where incident fluorescence is directed to the optical trap 27. Next, the minute mirror elements 25c and 25c corresponding to the fluorescence excited by the excitation light having the wavelength of 568 nm.
h, 25d change the direction of the incident light and detect the fluorescence
6 and set such that this series of operations for sampling and detecting the fluorescence intensity is completed within the time for scanning one pixel, and scanning the sample 8 with a laser beam containing two wavelengths. A double-stained fluorescent image can be obtained.

【0028】同様に、レーザ光源自体が変更された場合
でも、入射した光束を光検出装置26へ向けて反射させ
たり、光トラップ27に向けて反射させたりする微小ミ
ラー素子を、どのミラー素子にするか適当に選択するこ
とにより対応することが出来る。このように、励起波長
と蛍光色素の様々な組み合わせに対し常に最適な分光が
行えるのは、各微小ミラー素子の向きを任意に制御し
て、各蛍光毎に光検出装置26に入射している時に必ず
サンプリングがなされるからである。このように、本実
施例によれば、光学フィルタを使用することなく、また
高度な位置再現精度を要する機械駆動部を必要としない
簡易な構成で、更に、励起波長や蛍光色素の様々な組み
合わせに対しても、装置構成を変更することなしに多重
染色された標本の多重励起蛍光像を高いS/Nをもって
得ることが出来る。また、本実施例によれば、標本から
発生した蛍光と標本面で反射したレーザ光源からの光を
空間的にスペクトル分解した後、スペクトル分解された
光を微小の波長幅毎に時間差をもって光検出装置へ導
き、多重染色された標本の蛍光波長域に応じてサンプリ
ングする時刻を少しずつ変えることによって、検出した
い蛍光毎に光検出装置を設けることなく、単一の光検出
装置で多種類の多重励起蛍光を分光し検出することが出
来る。また、微小ミラー素子の光偏向角度をステップ状
に変化させること以外に機械的駆動部を必要とせず、検
出したい蛍光波長が変わっても装置の変更や部品の入れ
替えも不要である。また、微小ミラー素子の光偏向角度
は電気的デジタル信号で制御可能であるから、装置自体
に高い精度も複雑な構成も必要としない。また、レーザ
光源は連続発振でもパルス発振でも構わない。また、前
述の時間差を十分小さくすることにより夫々の蛍光を殆
ど同時に検出することができる。
Similarly, even when the laser light source itself is changed, a micromirror element for reflecting the incident light beam toward the photodetector 26 or for reflecting the light beam toward the optical trap 27 is attached to any mirror element. Or by selecting appropriately. As described above, the optimum spectroscopy can always be performed for various combinations of the excitation wavelength and the fluorescent dye. The reason is that the direction of each micromirror element is arbitrarily controlled and the fluorescence is incident on the photodetector 26 for each fluorescence. This is because sampling is always performed. As described above, according to the present embodiment, a simple configuration that does not use an optical filter and does not require a mechanical driving unit that requires high position reproducibility, furthermore, various combinations of excitation wavelengths and fluorescent dyes However, multiple excitation fluorescence images of multiple stained specimens can be obtained with high S / N without changing the device configuration. Further, according to this embodiment, after spatially spectrally decomposing the fluorescence generated from the specimen and the light from the laser light source reflected on the specimen surface, the spectrum-resolved light is detected with a time difference for each minute wavelength width. By guiding the sample to the device and changing the sampling time little by little according to the fluorescence wavelength range of the multi-stained specimen, it is possible to use a single photo-detector without providing a photo-detector for each fluorescence to be detected. Excitation fluorescence can be spectrally detected. In addition, a mechanical drive unit is not required except for changing the light deflection angle of the micromirror element in a step-like manner, so that even if the fluorescence wavelength to be detected changes, there is no need to change the apparatus or replace parts. Further, since the light deflection angle of the micromirror element can be controlled by an electric digital signal, the device itself does not require a high precision or a complicated configuration. The laser light source may be either a continuous wave or a pulsed wave. Further, by making the time difference sufficiently small, it is possible to detect each fluorescence almost simultaneously.

【0029】実施例2 図4は本発明に係るレーザ走査型顕微鏡の第2実施例を
示す図である。図中、第1実施例と実質上同一の部材に
は同一符号が付され、詳細な説明は省略されている。こ
の実施例は、各レーザ14,15とダイクロイックミラ
ー20との間の光路中に各レーザ14,15からのビー
ムを遮るシャッター32が備えられている点で、第1実
施例とは異なる。
Embodiment 2 FIG. 4 is a view showing a laser scanning microscope according to a second embodiment of the present invention. In the drawing, substantially the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. This embodiment is different from the first embodiment in that a shutter 32 for blocking a beam from each of the lasers 14 and 15 is provided in an optical path between each of the lasers 14 and 15 and the dichroic mirror 20.

【0030】以下、波長351nmと568nmの励起光を
用いる二重励起の場合を例にとり、異なる二つの波長域
の蛍光を検出する場合について説明する。先ず、総ての
波長に対応する微小ミラー素子25は、入射光を光検出
装置26へ向けて反射させる向きにして置く。図3
(b)の微小ミラー素子を用いると、励起光のレーザ波
長に対応する微小ミラー素子25e,25gは、入射光
を光トラップ27へ向けて反射させる向きにされてお
り、以後、この微小ミラー素子25を制御する必要はな
い。図5において、t11,t12は、シャッター32の開
閉により時間差T3 をもって各レーザ14,15から標
本8上にレーザビームが照射されている時間を表してい
る。このレーザ照射によって標本8から発生する蛍光
は、各蛍光の波長に対応する微小ミラー素子25a,2
5f,25b及び25c,25h,25dにより反射さ
れて光検出装置26に向うが、各レーザビームはシャッ
ター32の開閉により二者択一的に一方のみが交互に標
本8上に照射されるため、二種類の蛍光が同時に光検出
装置26に入射することはない。標本8へのこのレーザ
光入射により、発生する蛍光の時間に対する強度の変化
は図4に示されたようになる。この場合、各蛍光のサン
プリング時間をts1 ,ts2 とすることによって各蛍
光は分離することができ、その強度が検出され得る。
Hereinafter, the case of detecting fluorescence in two different wavelength ranges will be described, taking as an example the case of double excitation using excitation light having wavelengths of 351 nm and 568 nm. First, the micromirror elements 25 corresponding to all the wavelengths are set so that the incident light is reflected toward the photodetector 26. FIG.
When the micromirror element of (b) is used, the micromirror elements 25e and 25g corresponding to the laser wavelength of the excitation light are oriented so as to reflect incident light toward the optical trap 27. There is no need to control 25. In FIG. 5, t 11 and t 12 represent the time during which the laser beam is irradiated from the lasers 14 and 15 onto the sample 8 with the time difference T 3 due to the opening and closing of the shutter 32. Fluorescence generated from the sample 8 by this laser irradiation is converted into minute mirror elements 25a, 25
5f, 25b and 25c, 25h, 25d are reflected toward the photodetector 26, but each of the laser beams is alternately irradiated on the specimen 8 by opening or closing the shutter 32. The two types of fluorescence do not enter the photodetector 26 at the same time. The change in the intensity of the generated fluorescence with respect to time due to the incidence of the laser beam on the specimen 8 is as shown in FIG. In this case, by setting the sampling time of each fluorescent light to ts 1 and ts 2 , each fluorescent light can be separated and its intensity can be detected.

【0031】この実施例において、シャッター32は機
械式のシャッターに限らず、カーセルや微小ミラー素子
など光の透過と遮断を制御できるものであれば何でも良
い。更に、シャッターを用いずに何らかの方法でレーザ
14,15自身を交互に点滅させることが出来ればそれ
でも構わない。なお、走査手段が一画素を走査する時間
と時間T2 との関係は、第1実施例で述べたのと同様で
あるので説明を省略する。
In this embodiment, the shutter 32 is not limited to a mechanical shutter, but may be any other such as a car cell or a micro-mirror element as long as it can control transmission and blocking of light. Furthermore, any method can be used as long as the lasers 14 and 15 can be turned on and off alternately without using a shutter. The relationship between the time and time T 2 the scanning means scans one pixel is omitted because it is similar to that described in the first embodiment.

【0032】実施例3 第3実施例としては、再び図4を参照して、波長351
nmと488nmの励起光を用いる二重励起の場合を取り上
げ、異なる二つの波長域の蛍光を検出する場合について
説明する。先ず、総ての波長に対応する微小ミラー素子
25は、入射光を光検出装置26へ向けて反射させる向
きにして置く。波長351nmの励起光に対応する微小ミ
ラー素子25のうち25e(図3(c)参照)は、入射
光を光トラップ27へ向けて反射させる向きにあるとす
る。先ず、波長351nmのレーザビームが標本8に照射
されている時間tl1 (図5参照)中に標本8から発生
する蛍光は、その蛍光波長域に対応する微小ミラー素子
25a,25f,25bにより反射されて光検出装置2
6へ向う。次に、波長488nmのレーザビームが標本8
に照射されている時間tl2 (図5参照)中に標本8か
ら発生する蛍光は、その蛍光波長に対応する微小ミラー
素子25b,25g,25c(図3(c)参照)により
反射されて光検出装置26へ向う。この時、波長488
nmのレーザビームに対応する微小ミラー素子25fへ入
射するレーザ光は光トラップ27へ向けて反射されるよ
うに、微小ミラー素子25fは制御される。シャッター
16により二種類のレーザビームが同時に標本8に照射
されることはないから、二種類の蛍光が同時に光検出装
置26へ入射することはない。この実施例において、発
生する二種類の蛍光の時間に対する強度の変化は図5に
示されている。各蛍光のサンプリング時間をts1 ,t
2 とすることにより、各蛍光は分離できその強度が検
出される。
Embodiment 3 As a third embodiment, referring again to FIG.
The case of double excitation using excitation light of 488 nm and 488 nm will be described, and the case of detecting fluorescence in two different wavelength ranges will be described. First, the micromirror elements 25 corresponding to all the wavelengths are set so that the incident light is reflected toward the photodetector 26. It is assumed that 25e (see FIG. 3C) of the micromirror element 25 corresponding to the excitation light having the wavelength of 351 nm is oriented so as to reflect the incident light toward the optical trap 27. First, the fluorescence generated from the sample 8 during the time tl 1 (see FIG. 5) during which the sample 8 is irradiated with the laser beam having a wavelength of 351 nm is reflected by the micro mirror elements 25a, 25f, and 25b corresponding to the fluorescence wavelength range. Photodetector 2
Go to 6. Next, a laser beam having a wavelength of 488 nm
The fluorescent light generated from the specimen 8 during the time tl 2 (see FIG. 5) is reflected by the minute mirror elements 25b, 25g, and 25c (see FIG. 3 (c)) corresponding to the fluorescent wavelengths. It goes to the detecting device 26. At this time, the wavelength 488
The micromirror element 25f is controlled such that the laser light incident on the micromirror element 25f corresponding to the laser beam of nm is reflected toward the optical trap 27. Since the shutter 16 does not irradiate the sample 8 with two types of laser beams at the same time, the two types of fluorescence do not enter the photodetector 26 at the same time. In this embodiment, the change of the intensity of the two types of fluorescence with respect to time is shown in FIG. The sampling time of each fluorescence is ts 1 , t
With s 2, each fluorescence intensity can be separated are detected.

【0033】また、図6において、taは第一の蛍光の
サンプリング終了時刻を、tbは第二の蛍光の光検出装
置26への入射開始時刻を夫々示している。この図に示
されているように、時刻taがtbよりも早い場合に
は、このサンプリングによって得られる信号強度は第一
の蛍光によるもののみであり、第二の蛍光によるものが
混ざることはない。このようにすることにより、各蛍光
の強度が混ざることはなくサンプリング出来るので、得
られた画像のコントラストの低下は確実に防ぐことが出
来る。更に、図6において、T4 はレーザビームの照射
時間、T5 はレーザビームの照射により発生する蛍光の
ライフタイム、T6 は蛍光のサンプリング時間である。
この図から明らかなように、時間T4 とT5 の合計時間
は、時間T6よりも短く而もその時間帯に含まれるよう
に構成されているから、発生した蛍光を無駄なくサンプ
リングすることが出来る。また、図7に示すように、各
レーザビームの照射時間tl1 (tl2 )と各蛍光のラ
イフタイムtf1 (tf2 )の和が各蛍光のサンプリン
グ時間ts1 (ts2 )と等しくなるようにし、更に照
射時間tl1 (tl2 )を短くすると総ての画素におい
て多色の蛍光像が得易くなる。
In FIG. 6, ta indicates the sampling end time of the first fluorescent light, and tb indicates the start time of the second fluorescent light entering the photodetector 26. As shown in this figure, when the time ta is earlier than tb, the signal intensity obtained by this sampling is only due to the first fluorescence, and the signal intensity due to the second fluorescence is not mixed. . By doing so, sampling can be performed without mixing the intensities of the respective fluorescent lights, so that a decrease in the contrast of the obtained image can be reliably prevented. Further, in FIG. 6, T 4 is the irradiation time of the laser beam, T 5 is the fluorescence lifetime generated by irradiation of the laser beam, T 6 is the fluorescence of the sampling time.
As is clear from this figure, since the total time of the times T 4 and T 5 is shorter than the time T 6 and is included in the time zone, the generated fluorescence can be sampled without waste. I can do it. Further, as shown in FIG. 7, the sum of the irradiation time tl 1 (tl 2 ) of each laser beam and the lifetime tf 1 (tf 2 ) of each fluorescent light becomes equal to the sampling time ts 1 (ts 2 ) of each fluorescent light. In this way, if the irradiation time tl 1 (tl 2 ) is further shortened, it becomes easy to obtain a multicolor fluorescent image in all pixels.

【0034】実施例4 図8は本発明に係るレーザ走査型顕微鏡の第4実施例を
示す図である。図中、第1実施例と実質上同一の部材に
は同一符号が付されており、詳細な説明は省略されてい
る。この実施例は、光検出装置が二つ備えられている点
で、第1実施例とは異なる。即ち、26a,26bは二
つの光検出装置であって、四重励起の場合を考えると、
第一と第二の蛍光を光検出装置26aで、第三と第四の
蛍光を光検出装置26bで夫々検出するように構成され
る。また、三重励起の場合は、光検出装置26aで第一
と第二の蛍光を、光検出装置26bで第三の蛍光を検出
するように構成される。この場合は、光検出装置26b
から出力される信号は一つの蛍光強度を表わすので時間
分解する必要がない。この実施例におけるその他の作用
効果は、第1実施例について述べたのと同様であるの
で、説明を省略する。なお、光検出装置の数は2つに限
定されない。
Embodiment 4 FIG. 8 is a view showing a laser scanning microscope according to a fourth embodiment of the present invention. In the figure, substantially the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. This embodiment differs from the first embodiment in that two photodetectors are provided. That is, 26a and 26b are two photodetectors, and in the case of quadruple excitation,
The first and second fluorescences are detected by the light detection device 26a, and the third and fourth fluorescences are detected by the light detection device 26b. In the case of triple excitation, the first and second fluorescences are detected by the photodetector 26a and the third fluorescence is detected by the photodetector 26b. In this case, the light detection device 26b
Does not need to be time-resolved since it represents one fluorescence intensity. Other functions and effects of this embodiment are the same as those described in the first embodiment, and thus description thereof will be omitted. Note that the number of photodetectors is not limited to two.

【0035】以上説明したように、本発明のレーザ走査
型顕微鏡は、特許請求の範囲に記載した特徴の他に下記
の特徴を有している。 (1)レーザ光源は異なる波長域の蛍光を同時に発生さ
せ得るように構成されていることを特徴とする請求項1
に記載のレーザ走査型顕微鏡。
As described above, the laser scanning microscope of the present invention has the following features in addition to the features described in the claims. (1) The laser light source is configured to be capable of simultaneously generating fluorescence in different wavelength ranges.
2. A laser scanning microscope according to claim 1.

【0036】(2)前記所定の時間差をT1 、レーザ走
査型顕微鏡が備えている走査手段が一画素を走査する時
間をT2 としたとき、T2 >T1 なる条件を満たすよう
に構成されていることを特徴とする請求項1又は上記
(1)に記載のレーザ走査型顕微鏡。これにより、走査
手段が一つの画素を走査する間に異なった波長域の蛍光
の強度を総てサンプリングすることが出来る。総ての画
素においてそれがなされれば、標本の検出範囲を一度走
査するだけで、出力画面において検出したい波長域それ
ぞれの蛍光像を得ることが出来る。
(2) When the predetermined time difference is T 1 , and when the scanning means of the laser scanning microscope scans one pixel is T 2 , the condition that T 2 > T 1 is satisfied. The laser scanning microscope according to claim 1 or (1), wherein: Thus, it is possible to sample all the intensities of fluorescence in different wavelength ranges while the scanning unit scans one pixel. If this is done for all the pixels, it is possible to obtain a fluorescent image of each wavelength region to be detected on the output screen by scanning the detection range of the sample only once.

【0037】(3)レーザ走査型顕微鏡が備えている走
査手段が一画素を走査する時間をT 2 、波長の異なる少
なくとも二つのレーザ光が標本に照射される所定の時間
差をT3 としたとき、T2 >T3 なる条件を満たすよう
に構成されていることを特徴とする請求項2又は3に記
載のレーザ走査型顕微鏡。これにより、走査手段が一つ
の画素を走査する間に異なる波長域の蛍光の強度を総て
サンプリングすることができる。総ての画素においてそ
れがなされれば、標本の検出範囲を一度走査するだけ
で、出力画面の総ての画素において検出したい夫々の波
長の蛍光像を得ることが出来る。
(3) The scanning provided in the laser scanning microscope
The time for the inspection means to scan one pixel is T Two, Different wavelengths
Predetermined time during which at least two laser beams are irradiated on the specimen
T differenceThreeAnd TTwo> TThreeTo meet certain conditions
4. The method according to claim 2, wherein
Laser scanning microscope. This allows one scanning unit
All the fluorescence intensities in different wavelength ranges while scanning
Can be sampled. For all pixels
If this is done, only one scan of the detection range of the specimen is required
For each pixel that you want to detect at every pixel of the output screen.
A long fluorescent image can be obtained.

【0038】(4)光検出装置へ時間的に連続して入射
する二つの波長域の蛍光について、先に入射した蛍光の
強度のサンプリング終了時刻が、後に入射する蛍光の前
記光検出装置への入射時刻よりも早くなるように構成し
たことを特徴とする請求項2又は3又は上記(3)に記
載のレーザ走査型顕微鏡。これにより、光検出装置に入
射する蛍光は時間的に重なることがなくなる。光検出装
置に蛍光が入射しない時間に蛍光のサンプリングをリセ
ットすることによって、各蛍光の強度が混ざることなく
サンプリングできるので、蛍光像のコントラストの低下
を防ぐことが出来る。
(4) With respect to the two wavelength ranges of the fluorescence which are successively incident on the photodetector in time, the sampling end time of the intensity of the previously incident fluorescence is determined by the time when the later incident fluorescence is transmitted to the photodetector. The laser scanning microscope according to claim 2, wherein the laser scanning microscope is configured to be earlier than the incident time. As a result, the fluorescence incident on the photodetector does not overlap with time. By resetting the sampling of the fluorescent light during the time when the fluorescent light is not incident on the photodetector, the sampling can be performed without mixing the intensity of each fluorescent light, so that a decrease in the contrast of the fluorescent image can be prevented.

【0039】(5)レーザ光の照射時間をT4 、レーザ
光の照射により発生する蛍光のライフタイムをT5 、前
記蛍光のサンプリング時間をT6 としたとき、T6 ≧T
4 +T5 なる条件を満たすように構成したことを特徴と
する上記(4)に記載のレーザ走査型顕微鏡。これによ
り、発生した蛍光の全量がサンプリングできるので、単
位時間当たりの蛍光強度が小さい場合でも蛍光を測定す
ることが出来る。
(5) When the irradiation time of the laser light is T 4 , the lifetime of the fluorescence generated by the irradiation of the laser light is T 5 , and the sampling time of the fluorescence is T 6 , T 6 ≧ T
The laser scanning microscope according to the above (4), characterized by being configured so as to satisfy the 4 + T 5 becomes conditions. As a result, the entire amount of generated fluorescence can be sampled, so that fluorescence can be measured even when the fluorescence intensity per unit time is small.

【0040】(6)前記時間T6 の開始は前記時間T4
の開始より先であり、前記時間T6の終了は前記時間T
5 の終了よりも後であるように構成したことを特徴とす
る上記(5)に記載のレーザ走査型顕微鏡。これによ
り、上記時間T4 を併せた時間が完全に上記時間T6
時間内に含まれるようになり一層好ましい。
(6) The start of the time T 6 starts at the time T 4
And the end of the time T 6 is before the time T
The laser scanning microscope according to the above (5) than 5 end, characterized by being configured such that later. Thereby, the time including the time T 4 is completely included in the time T 6 , which is more preferable.

【0041】(7)レーザ光源としてパルスレーザが用
いられていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか
又は上記(3)乃至(5)の何れかに記載のレーザ走査
型顕微鏡。これにより、レーザ光は時間差をもって標本
に照射され得る。
(7) The laser scanning microscope according to any one of (1) to (3) or (3) to (5), wherein a pulse laser is used as the laser light source. Thus, the sample can be irradiated with the laser light with a time difference.

【0042】(8)レーザ光源と標本の間に、レーザ光
を遮断し得るシャッターが配置されていることを特徴と
する請求項1乃至3の何れか又は上記(3)乃至(5)
の何れかに記載のレーザ走査型顕微鏡。これにより、シ
ャッターを開閉させて波長の異なるレーザ光を時間差を
もって標本に照射させることが可能となる。
(8) A shutter which can block laser light is disposed between the laser light source and the sample, according to any one of claims 1 to 3, or (3) to (5).
The laser scanning microscope according to any one of the above. This makes it possible to open and close the shutter and irradiate the sample with laser light having different wavelengths with a time difference.

【0043】(9)シャッターとしてカーセルを用いた
ことを特徴とする上記(8)に記載のレーザ走査型顕微
鏡。これにより、透過状態と遮蔽状態の切り替えを高速
で行うことが容易となり、効率的にレーザ光を時間差を
もって標本面へ照射させることが出来る。
(9) The laser scanning microscope according to (8), wherein a car cell is used as the shutter. This makes it easy to switch between the transmitting state and the shielding state at a high speed, and it is possible to efficiently irradiate the sample surface with the laser light with a time difference.

【0044】(10)シャッターとして、レーザ光源と標
本との間に配置された微小光偏向素子を用いたことを特
徴とする上記(8)に記載のレーザ走査型顕微鏡。これ
により、レーザ光を特定の方向へ偏向させる状態と、特
定の方向とは別の方向へ偏向させる状態とを高速で切り
替えることができ、それによってレーザ光を時間差をも
って標本面に照射させることが出来る。
(10) The laser scanning microscope according to the above (8), wherein a micro light deflecting element arranged between the laser light source and the sample is used as the shutter. This makes it possible to quickly switch between a state in which the laser light is deflected in a specific direction and a state in which the laser light is deflected in a direction different from the specific direction, thereby irradiating the sample surface with the laser light with a time difference. I can do it.

【0045】[0045]

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、干渉フィル
タや高度な位置再現精度を要する機械駆動部を必要とせ
ず、また、励起波長や蛍光色素の様々な組み合わせに対
する装置構成の変更を必要とせずに、異なる蛍光波長域
の蛍光を単一の光検出装置で検出することが出来る、高
い蛍光検出感度を持つレーザ走査型顕微鏡を提供するこ
とが出来る。
As described above, according to the present invention, there is no need for an interference filter or a mechanical drive unit requiring a high degree of positional reproducibility, and it is necessary to change the device configuration for various combinations of excitation wavelengths and fluorescent dyes. Instead, it is possible to provide a laser scanning microscope that can detect fluorescence in different fluorescence wavelength ranges with a single light detection device and has high fluorescence detection sensitivity.

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

【図1】本発明に係るレーザ走査型顕微鏡の第1実施例
を示す図である。
FIG. 1 is a view showing a first embodiment of a laser scanning microscope according to the present invention.

【図2】第1実施例における光検出装置の出力信号強度
を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the output signal intensity of the photodetector in the first embodiment.

【図3】本発明に係るレーザ走査型顕微鏡に用いられる
微小ミラー素子の拡大図で、(a)は第1実施例におけ
る様子、(b)は第1実施例の一変形例及び第2実施例
における様子、(c)は後述の第3実施例における様子
を夫々示している。
FIGS. 3A and 3B are enlarged views of a micromirror element used in the laser scanning microscope according to the present invention, wherein FIG. 3A is a state in the first embodiment, and FIG. 3B is a modified example and a second embodiment of the first embodiment; The state in the example and (c) show the state in the third embodiment described later.

【図4】本発明に係るレーザ走査型顕微鏡の第2及び第
3実施例を示す図である。
FIG. 4 is a view showing second and third embodiments of the laser scanning microscope according to the present invention.

【図5】第2及び第3実施例における光検出装置の出力
信号強度を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the output signal strength of the photodetector in the second and third embodiments.

【図6】第3実施例の一変形例における光検出装置の出
力信号強度を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the output signal strength of a photodetector according to a modification of the third embodiment.

【図7】第3実施例の他の変形例における光検出装置の
出力信号強度を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing an output signal intensity of a photodetector in another modification of the third embodiment.

【図8】本発明に係るレーザ走査型顕微鏡の第4実施例
を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a fourth embodiment of the laser scanning microscope according to the present invention.

【図9】従来の蛍光用レーザ走査型顕微鏡を示す図であ
る。
FIG. 9 is a diagram showing a conventional laser scanning microscope for fluorescence.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a,1b,1c レーザ発振器 2a,2b レーザ結合用ダイクロイックミ
ラー 3 ビームエクスパンダー 4,20 ダイクロイックミラー 5 X−Y走査光学系 6 瞳リレーレンズ 7 対物レンズ 8 標本 9a,9b 分光用ダイクロイックミラー 10,10a,10b,10c 結像レンズ 11,11a,11b,11c 共焦点絞り 12a,12b,12c 吸収フィルタ 13a,13b,13c 光検出器 14 マルチラインKr−Arレーザ 15 Arレーザ 16 レーザラインフィルタ 17 ファイバカップリングレンズ 18 シングルモードファイバ 19 ビームコリメートレンズ 21 コリメートレンズ 22 プリズム(スペクトル分解部
材) 23 集光レンズ 24 ミラーアレイ(微小光偏向素子
アレイ) 25,25a〜25h 微小ミラー素子(微
小光偏向素子) 26,26a,26b 光検出装置 27 光トラップ 28 コントローラ 29 メモリー部 30 入力部 31 出力信号処理装置 32 シャッター t1 ,t2 ,t3 蛍光のサンプリング時間 tl1 ,tl2 レーザの照射時間 ts1 ,ts2 蛍光のサンプリング時間 tf1 ,tf2 蛍光のライフタイム ta 第一の蛍光のサンプリング終了
時刻 tb 第二の蛍光の検出装置への入射
開始時刻 T2 総ての蛍光をサンプリングする
のに必要な時間 T3 2つのレーザ光が標本面に照射
される時間差 T4 レーザ光の照射時間 T5 レーザ光の照射により発生する
蛍光のライフタイム T6 蛍光のサンプリング時間
1a, 1b, 1c Laser oscillator 2a, 2b Dichroic mirror for laser coupling 3 Beam expander 4, 20 Dichroic mirror 5 XY scanning optical system 6 Pupil relay lens 7 Objective lens 8 Sample 9a, 9b Dichroic mirror for spectrum 10, 10a , 10b, 10c Imaging lens 11, 11a, 11b, 11c Confocal stop 12a, 12b, 12c Absorption filter 13a, 13b, 13c Photodetector 14 Multiline Kr-Ar laser 15 Ar laser 16 Laser line filter 17 Fiber coupling Lens 18 Single-mode fiber 19 Beam collimating lens 21 Collimating lens 22 Prism (spectral resolution member) 23 Condensing lens 24 Mirror array (Micro-optical deflection element array) 25, 25a to 25h Micro-mirror Over device (micro optical deflector) 26, 26a, 26b photodetector 27 a light trap 28 controller 29 memory unit 30 input unit 31 outputs the signal processor 32 shutter t 1, t 2, t 3 fluorescence sampling time tl 1, tl 2 Laser irradiation time ts 1 , ts 2 Fluorescence sampling time tf 1 , tf 2 Fluorescence life time ta First fluorescence sampling end time tb Second fluorescence injection start time T 2 time T 3 2 single time difference laser light is irradiated onto the sample surface T 4 laser light irradiation time T 5 laser light fluorescence lifetime T 6 fluorescent sampling time generated by irradiation necessary to sample fluorescence

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G043 AA01 AA04 BA16 CA04 EA01 FA02 GA01 GB01 HA01 HA02 HA05 HA09 HA11 HA15 JA02 JA05 KA02 KA03 KA05 KA09 LA01 MA04 2H052 AA08 AA09 AB24 AB25 AC12 AC15 AC26 AC27 AC34 AF07 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2G043 AA01 AA04 BA16 CA04 EA01 FA02 GA01 GB01 HA01 HA02 HA05 HA09 HA11 HA15 JA02 JA05 KA02 KA03 KA05 KA09 LA01 MA04 2H052 AA08 AA09 AB24 AB25 AC12 AC15 AC26 AC27 AC34 AF07

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ走査型顕微鏡において、標本に照
射されるべきレーザ光を射出して該標本から異なる波長
域の蛍光を発生させるためのレーザ光源と、標本からの
蛍光を検出する光検出装置と、標本と前記光検出装置と
の間に配置されていて標本からの光を空間的にスペクト
ル分解するスペクトル分解部材と、該スペクトル分解部
材と前記光検出装置との間に配置されていて前記スペク
トル分解部材によりスペクトル分解された光を受ける夫
々が偏向角度を変え得る複数の微小光偏向素子で構成さ
れた微小光偏向素子アレイと、前記光検出装置からの出
力をサンプリングし得る出力信号処理装置とを備え、前
記微小光偏向素子アレイの少なくとも二つの微小光偏向
素子により偏向された光を前記光検出装置に所定の時間
差を以て入射させ、前記光検出装置からの出力を前記出
力信号処理装置により前記時間差を以てサンプリングす
るようにしたことを特徴とするレーザ走査型顕微鏡。
In a laser scanning microscope, a laser light source for emitting laser light to be irradiated on a specimen to generate fluorescence in a different wavelength range from the specimen, and a light detecting device for detecting fluorescence from the specimen A spectral decomposition member disposed between the sample and the light detection device and spatially spectrally decomposing light from the sample, and the spectral decomposition member is disposed between the spectrum decomposition member and the light detection device. A minute light deflecting element array including a plurality of minute light deflecting elements each of which can receive light spectrally decomposed by the spectrum resolving member and can change a deflection angle, and an output signal processing device capable of sampling an output from the photodetector Comprising, the light deflected by at least two minute light deflecting elements of the minute light deflecting element array is incident on the photodetector with a predetermined time difference, A laser scanning microscope characterized in that an output from the photodetector is sampled by the output signal processor with the time difference.
【請求項2】 標本には波長の異なる少なくとも二つの
レーザ光が所定の時間差を以て照射されるようにしたこ
とを特徴とする請求項1に記載のレーザ走査型顕微鏡。
2. The laser scanning microscope according to claim 1, wherein the sample is irradiated with at least two laser beams having different wavelengths with a predetermined time difference.
【請求項3】 前記標本から発生した蛍光の検出波長域
の少なくとも一つは前記レーザ光源から射出したレーザ
光の波長を含み、前記複数の微小光偏向素子のうち蛍光
とレーザ光とで共通している波長の光を受ける微小光偏
向素子はレーザ光が標本に当たっている時間中は該微小
光偏向素子が受ける光を前記光検出装置からずれる方向
に偏向させ、前記レーザ光が標本に当たっていない時間
中は前記微小光偏向素子が受ける光を前記光検出装置に
入射させるようにしたことを特徴とする請求項2に記載
のレーザ走査型顕微鏡。
3. At least one of the detection wavelength ranges of fluorescence generated from the sample includes a wavelength of laser light emitted from the laser light source, and is common to fluorescence and laser light among the plurality of minute light deflection elements. The micro-light deflecting element that receives light of a given wavelength deflects the light received by the micro-light deflecting element in a direction deviating from the photodetector during the time when the laser light hits the sample, and during the time when the laser light does not hit the sample. 3. The laser scanning microscope according to claim 2, wherein light received by said minute light deflecting element is incident on said photodetector.
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