JP2002014043A - Multicolor analyzer for microscope, and multicolor analysis method using microscope - Google Patents

Multicolor analyzer for microscope, and multicolor analysis method using microscope

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JP2002014043A JP2000194776A JP2000194776A JP2002014043A JP 2002014043 A JP2002014043 A JP 2002014043A JP 2000194776 A JP2000194776 A JP 2000194776A JP 2000194776 A JP2000194776 A JP 2000194776A JP 2002014043 A JP2002014043 A JP 2002014043A
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analyzer
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正次 駿河
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Japan Science and Technology Agency
Tokyo Instruments Inc
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TOKYO INSTR Inc
Japan Science and Technology Corp
Tokyo Instruments Inc
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  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus and a method where fluorescence and Raman scattering light are detected easily and satisfactorily, and the advantage of fluorescence spectroscopy and Raman spectroscopy can be fully utilized. SOLUTION: The analyzer is provided with a laser light source 2, and a three-dimensional movement base which moves and operates a sample S. Excitation light generated when the sample S is irradiated with a laser beam, is detected by an image pickup element 3 via a microscope 1 and a spectroscope 31 so as to be image-processed by an image processing means.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、試料に励起用レー
ザ光束を照射したときに生ずる広い波長範囲に亘る多数
の散乱光をCCD検出器で同時検出して画像として表示
する顕微鏡用マルチカラー分析装置及び該試料から得ら
れる各散乱光を検出して合成画像または各スペクトルご
との単一画像として表示する顕微鏡を用いたマルチカラ
ー分析方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-color analysis for a microscope, in which a large number of scattered lights generated over a wide wavelength range when a sample is irradiated with a laser beam for excitation are simultaneously detected by a CCD detector and displayed as an image. The present invention relates to an apparatus and a multicolor analysis method using a microscope that detects each scattered light obtained from the sample and displays it as a combined image or a single image for each spectrum.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、試料に励起用レーザ光束を照射し
たときに生ずる励起光、蛍光やラマン散乱光などを顕微
鏡を介して検出する装置が提案されている。このような
装置を用いて試料から発せられるラマン散乱光等を検出
することにより、該試料中に含まれる物質の化学構造及
び物理的状態を特定することができる。また、このよう
な装置によれば、試料としては、固体、液体、気体を問
わず、かつ、非破壊での検出を行うことができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been proposed an apparatus for detecting, via a microscope, excitation light, fluorescence, Raman scattered light, and the like generated when a sample is irradiated with a laser beam for excitation. By detecting Raman scattered light or the like emitted from a sample using such an apparatus, the chemical structure and physical state of a substance contained in the sample can be specified. Further, according to such an apparatus, nondestructive detection can be performed regardless of whether the sample is a solid, liquid, or gas.

【0003】このような装置において、蛍光、ラマン散
乱光等を検出するためには、干渉フィルタ(バンドパス
フィルタ)、液晶チューナブルフィルタ(LCTF)、
音響光学フィルタ(AOTF)、または、干渉計フーリ
エ変換分光(TF)などの光学素子が用いられている。
これら光学素子は、波長選択性を有することにより、試
料から発する特定波長のラマン散乱光等のみを検出する
ことができる。
In such an apparatus, in order to detect fluorescence, Raman scattered light, and the like, an interference filter (bandpass filter), a liquid crystal tunable filter (LCTF),
An optical element such as an acousto-optic filter (AOTF) or an interferometer Fourier transform spectroscopy (TF) is used.
Since these optical elements have wavelength selectivity, they can detect only Raman scattered light having a specific wavelength emitted from a sample.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な装置において使用されている波長選択のための光学素
子である干渉フィルタ(バンドパスフィルタ)において
は、波長波長分解能が5nm程度で、透過率は30%以
上である。この光学素子は、安価であり、紫外線から近
赤外線までの広い波長帯域をカバーできるが、蛍光のみ
しか検出できず、また、各波長帯域ごとにフィルタを交
換する必要があることが難点である。
The interference filter (bandpass filter), which is an optical element for wavelength selection, used in the above-described apparatus has a wavelength wavelength resolution of about 5 nm and a transmittance. Is 30% or more. This optical element is inexpensive and can cover a wide wavelength band from ultraviolet to near infrared, but it can only detect fluorescence, and it is difficult to replace a filter for each wavelength band.

【0005】また、液晶チューナブルフィルタ(LCT
F)においては、波長分解能が5nm乃至10nm程度
で、透過率は15%以下である。この光学素子は、可視
光帯域において、偏光による検出もでき、高速波長掃引
もできるが、蛍光のみしか検出できず、カバーできる波
長帯域の範囲が狭く、波長分解能が固定であるという難
点がある。
Further, a liquid crystal tunable filter (LCT)
In F), the wavelength resolution is about 5 nm to 10 nm, and the transmittance is 15% or less. This optical element can perform detection with polarized light and high-speed wavelength sweep in the visible light band, but can detect only fluorescent light, has a narrow wavelength band that can be covered, and has a fixed wavelength resolution.

【0006】そして、音響光学フィルタ(AOTF)に
おいては、波長分解能が1nm乃至10nm程度で、透
過率は約40%である。この光学素子は、可視光帯域に
おいて、偏光による検出もでき、高速波長掃引もできる
が、蛍光のみしか検出できず、カバーできる波長帯域の
範囲が狭く、波長分解能が固定であるという難点があ
る。
The acousto-optic filter (AOTF) has a wavelength resolution of about 1 nm to 10 nm and a transmittance of about 40%. This optical element can perform detection with polarized light and high-speed wavelength sweep in the visible light band, but can detect only fluorescent light, has a narrow wavelength band that can be covered, and has a fixed wavelength resolution.

【0007】次に、干渉計フーリエ変換分光(TF)に
おいては、波長分解能は、10nm程度であるが、波長
400nmで5nm以下、波長780nmで20nm以
下というように、長波長帯域側では波長幅が広くなる。
この光学素子は、透過率が約90%と高く、可視光帯域
から近赤外線に亘ってカバーできるが、偏光による検出
ができず、蛍光のみしか検出できず、FFTによる計算
が10秒乃至50秒と遅いことが難点である。また、波
長帯域ごとに素子の交換を要すること、及び、波長帯域
ごとに波長分解能が異なることも難点である。
Next, in the interferometer Fourier transform spectroscopy (TF), the wavelength resolution is about 10 nm, but the wavelength width on the long wavelength band side is 5 nm or less at 400 nm and 20 nm or less at 780 nm. Become wider.
This optical element has a high transmittance of about 90% and can cover from the visible light band to the near-infrared ray, but cannot detect by polarization, can detect only fluorescence, and can be calculated by FFT for 10 to 50 seconds. And slow is the drawback. Further, it is difficult to exchange elements for each wavelength band and to have different wavelength resolutions for each wavelength band.

【0008】そして、従来、複数のピークを有するスペ
クトルについて、各ピークについての測定(マルチカラ
ー)を行うには、例えば4色についての測定で数時間を
要するなど、迅速な測定ができなかった。
Conventionally, it has not been possible to perform a rapid measurement, for example, it takes several hours to measure a spectrum having a plurality of peaks for each peak (multicolor), for example, for four colors.

【0009】このように、従来の光学素子においては、
蛍光、ラマン散乱光を良好に検出できるものがなく、ラ
マン分光法等の利点を充分に活かすことができる装置が
なかった。
As described above, in the conventional optical element,
There was no device capable of detecting fluorescence and Raman scattered light satisfactorily, and there was no device capable of fully utilizing the advantages such as Raman spectroscopy.

【0010】そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提
案されるものであって、ラマン散乱光を容易、かつ、良
好に検出することができ、ラマン分光法の利点を充分に
活かすことのできる顕微鏡用マルチカラー分析装置及び
顕微鏡を用いたマルチカラー分析方法を提供しようとす
るものである。
Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-mentioned circumstances, and is intended to easily and satisfactorily detect Raman scattered light and to fully utilize the advantages of Raman spectroscopy. An object of the present invention is to provide a multicolor analyzer for microscopes and a multicolor analysis method using a microscope.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明に係る顕微鏡用マルチカラー分析装置は、試
料に励起用レーザ光束を照射するレーザ光源と、該試料
を支持し移動操作する3次元移動台と、励起用レーザ光
束を照射されることにより試料が発する広い波長範囲に
亘る多数の散乱光が入射される顕微鏡と、この顕微鏡を
経た散乱光を分光する分光器と、この分光器を経た散乱
光を受光する撮像素子と、この撮像素子からの出力信号
を処理して画像信号として出力する画像処理手段と、3
次元移動台及び画像処理手段を制御する制御手段とを備
えたことを特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned problems, a multicolor analyzer for a microscope according to the present invention is provided with a laser light source for irradiating a sample with a laser beam for excitation, and supporting and moving the sample. A three-dimensional moving table, a microscope into which a large number of scattered lights over a wide wavelength range emitted from a sample by being irradiated with an excitation laser beam, a spectroscope for dispersing the scattered light passing through the microscope, and a spectroscope An image sensor for receiving scattered light passing through the imager, an image processing means for processing an output signal from the image sensor and outputting the image signal as an image signal;
And a control means for controlling the three-dimensional moving table and the image processing means.

【0012】また、この顕微鏡用マルチカラー分析装置
において、画像処理手段は、3次元移動台による試料の
移動に応じて、該試料上の各点ごとに複数のスペクトル
を同時測定することを特徴とするものである。
In the multicolor analyzer for a microscope, the image processing means simultaneously measures a plurality of spectra for each point on the sample in accordance with the movement of the sample by the three-dimensional moving table. Is what you do.

【0013】さらに、この顕微鏡用マルチカラー分析装
置において、画像処理手段は、試料上において散乱光が
特定波長となっている領域を表示することを特徴とする
ものである。
Further, in this multicolor analyzer for microscopes, the image processing means displays an area on the sample where scattered light has a specific wavelength.

【0014】そして、本発明に係る顕微鏡を用いたマル
チカラー分析方法は、試料に励起用レーザ光束を照射
し、該試料を移動させ、励起用レーザ光束を照射される
ことにより試料が発する広い波長範囲に亘る多数の散乱
光を顕微鏡及び分光器を経て撮像素子により受光し、コ
ンピュータ装置により制御される画像処理回路を用いて
撮像素子からの出力信号を処理して画像信号として出力
することを特徴とするものである。
In the multicolor analysis method using a microscope according to the present invention, the sample is irradiated with a laser beam for excitation, the sample is moved, and the sample is irradiated with the laser beam for excitation. A large number of scattered lights over a range are received by an image sensor via a microscope and a spectroscope, and an output signal from the image sensor is processed and output as an image signal using an image processing circuit controlled by a computer device. It is assumed that.

【0015】また、この顕微鏡を用いたマルチカラー分
析方法においては、試料の移動に応じて、画像処理手段
により、該試料上の各点ごとに複数のスペクトルを同時
測定することを特徴とするものである。
In the multicolor analysis method using the microscope, a plurality of spectra are simultaneously measured for each point on the sample by the image processing means according to the movement of the sample. It is.

【0016】さらに、この顕微鏡を用いたマルチカラー
分析方法においては、画像処理手段により、試料上にお
いて散乱光が特定波長となっている領域を表示すること
を特徴とするものである。
Further, the multicolor analysis method using the microscope is characterized in that an image processing means displays an area on the sample where the scattered light has a specific wavelength.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】本発明に係る顕微鏡を用いたマルチカラー
分析方法は、以下に述べる本発明に係る顕微鏡用マルチ
カラー分析装置によって実施されるものである。本発明
に係る顕微鏡用マルチカラー分析装置は、図1に示すよ
うに、対物レンズブロック部1内に設置される試料Sに
対し、レーザ光源2より発せられた励起用レーザ光束を
照射し、この照射により試料Sから生ずるラマン散乱光
や蛍光などの成分を共焦点顕微鏡及び分光器を介して撮
像素子である固体撮像素子(電荷結合素子(CCD:ch
arge-coupled device))3により検出する装置であ
る。
The multicolor analysis method using a microscope according to the present invention is carried out by a multicolor analyzer for a microscope according to the present invention described below. As shown in FIG. 1, the microscope multicolor analyzer according to the present invention irradiates a sample S installed in an objective lens block 1 with an excitation laser beam emitted from a laser light source 2. Components such as Raman scattered light and fluorescence generated from the sample S by irradiation are illuminated through a confocal microscope and a spectroscope into a solid-state image sensor (charge-coupled device (CCD: ch:
arge-coupled device)) 3.

【0019】試料Sは、図2に示すように、3次元移動
台となる圧電ステージ33により、支持され移動操作さ
れる。この圧電ステージ33は、ピエゾ素子を介して載
置台を支持して構成されており、圧電ステージコントロ
ーラ回路32aを介して、制御手段となるコンピュータ
装置34によって制御されて動作し、該コンピュータ装
置34におけるソフトウェアの実行に応じて、載置台上
に支持した試料Sを移動操作する。
As shown in FIG. 2, the sample S is supported and moved by a piezoelectric stage 33 serving as a three-dimensional moving table. The piezoelectric stage 33 is configured to support a mounting table via a piezo element. The piezoelectric stage 33 operates under the control of a computer device 34 serving as control means via a piezoelectric stage controller circuit 32a. The sample S supported on the mounting table is moved according to the execution of the software.

【0020】この顕微鏡用マルチカラー分析装置の全体
の構成としては、図1に示すように、レーザ光源2より
発せられた光束は、ミラー13,14を経て、まず、集
光レンズ15、ピンホールマスク16及びコリメータレ
ンズ17を経て、平行光束となされる。この平行光束
は、さらに、ミラー18,11を経て、円偏光状態で、
ビームスプリッタ8に入射される。そして、ビームスプ
リッタ8に入射された光束は、共焦点顕微鏡を構成する
第1の集光レンズ4、ピンホールマスク5のピンホール
6を経て、対物レンズブロック部1内のミラー19を介
して、第2の集光レンズ7に入射されて、試料S上に集
光される。ここでは、第2の集光レンズ7は、コリメー
タレンズ7aと対物レンズ7bとから構成されている。
As shown in FIG. 1, the overall configuration of this multicolor analyzer for a microscope is as follows. A light beam emitted from a laser light source 2 passes through mirrors 13 and 14 and firstly a condenser lens 15 and a pinhole. After passing through the mask 16 and the collimator lens 17, the light is converted into a parallel light beam. This parallel light flux further passes through mirrors 18 and 11 and is in a circularly polarized state.
The light is incident on the beam splitter 8. The light beam incident on the beam splitter 8 passes through the first condensing lens 4 constituting the confocal microscope and the pinhole 6 of the pinhole mask 5, and passes through the mirror 19 in the objective lens block unit 1. The light is incident on the second condenser lens 7 and is focused on the sample S. Here, the second condenser lens 7 includes a collimator lens 7a and an objective lens 7b.

【0021】そして、試料S上に集光された光束は、こ
の試料Sにより散乱光などを含んで反射され、第2の集
光レンズ7を経て収束しつつ、再び、ピンホールマスク
5のピンホール6に戻り、このピンホール6内において
結像される。このピンホール6内を通過し拡散する反射
光束は、第1の集光レンズ4により平行光束に戻され、
反射光束を検出手段に導く光束分岐手段であるビームス
プリッタ8に戻る。
The light beam condensed on the sample S is reflected by the sample S, including scattered light, and converges via the second condensing lens 7, while again converging on the pin of the pinhole mask 5. Returning to the hole 6, an image is formed in the pinhole 6. The reflected light flux that passes through and diffuses in the pinhole 6 is returned to a parallel light flux by the first condenser lens 4,
The process returns to the beam splitter 8, which is a light beam branching unit that guides the reflected light beam to the detection unit.

【0022】このビームスプリッタ8において、試料S
からの反射光束は、レーザ光源2の発振波長を中心とす
る2nm程度の狭い波長帯域以外の帯域の光、すなわ
ち、ラマン散乱や蛍光による成分を含んだ光束が90%
程度の高い透過率で透過し、レーザ光源側に戻る光路よ
り分岐される。ビームスプリッタ8を透過した光束は、
さらにノッチフィルタ(Notch-filter)12,20を透
過し、波長選択される。なお、このノッチフィルタ1
2,20に対しては、反射光束は、垂直入射される。ノ
ッチフィルタ12,20を経た光束は、ミラー21、干
渉フィルタ27、第3の集光レンズ9を介して、分光器
を構成している分光ブロック31に導入される。
In the beam splitter 8, the sample S
The reflected light flux from the light source is 90% of light in a band other than a narrow wavelength band of about 2 nm centered on the oscillation wavelength of the laser light source 2, that is, a light flux containing components due to Raman scattering or fluorescence.
The light is transmitted at a high transmittance and is branched from the optical path returning to the laser light source side. The luminous flux transmitted through the beam splitter 8 is
Further, the light passes through notch filters (Notch-filters) 12 and 20, and the wavelength is selected. Note that this notch filter 1
The reflected light flux is perpendicularly incident on 2,20. The luminous flux having passed through the notch filters 12 and 20 is introduced into a spectral block 31 forming a spectroscope via a mirror 21, an interference filter 27, and a third condenser lens 9.

【0023】分光ブロック31においては、反射光光束
は、ミラー22,23に反射され、反射型回折格子(グ
レーティング)24を経て、さらに、ミラー25,30
に反射されて、固体撮像素子3により検出される。な
お、反射型回折格子24は、いわゆるターレット式によ
り異なるものに差し替えることが可能となっている。
In the dispersing block 31, the reflected light beam is reflected by mirrors 22 and 23, passes through a reflection type diffraction grating (grating) 24, and is further reflected by mirrors 25 and 30.
And is detected by the solid-state imaging device 3. The reflection type diffraction grating 24 can be replaced with a different one by a so-called turret type.

【0024】このようにして分光ブロック31内の光学
系を経て固体撮像素子3に入射された光束においては、
この固体撮像素子3により、この分光ブロック31内で
分散されたスペクトル領域の全域を同時測定することが
できる。固体撮像素子3により反射光光束を観測する場
合には、短時間の測光が可能である。また、数十分間と
いった長時間に亘って露光することも可能である。
As described above, the luminous flux incident on the solid-state imaging device 3 via the optical system in the spectral block 31 is
The solid-state imaging device 3 can simultaneously measure the entire spectral region dispersed in the spectral block 31. When the reflected light beam is observed by the solid-state imaging device 3, light measurement in a short time is possible. Further, it is possible to perform exposure for a long time such as tens of minutes.

【0025】固体撮像素子3は、図3に示すように、分
光ブロック31を構成する各光学素子を経て分光された
光束を受光する。このとき、固体撮像素子3は、図4に
示すように、例えば、300nm乃至700nmの範囲
の複数のピークを含むスペクトルを、1024ステップ
に分けて受光する。なお、分光ブロック31における波
長掃引は行わない。また、分光ブロック31と固体撮像
素子3との間にはスリットを設けず、分光ブロック31
において得られるスペクトルの全体を固体撮像素子3に
より受光する。
As shown in FIG. 3, the solid-state image pickup device 3 receives the light flux split through each optical element constituting the light splitting block 31. At this time, as shown in FIG. 4, the solid-state imaging device 3 receives, for example, a spectrum including a plurality of peaks in a range of 300 nm to 700 nm in 1024 steps. Note that the wavelength sweep in the spectral block 31 is not performed. Further, no slit is provided between the spectral block 31 and the solid-state imaging device 3, and the spectral block 31 is not provided.
Is received by the solid-state imaging device 3.

【0026】そして、この顕微鏡用マルチカラー分析装
置においては、図2に示すように、撮像素子3は、撮像
素子コントローラ回路32bを介してコンピュータ装置
34により制御されて動作する。また、このコンピュー
タ装置34は、分光ブロック31をも制御する。なお、
圧電ステージコントローラ回路32a及び撮像素子コン
トローラ回路32bは、図1に示すように、コントロー
ラ32として、分光ブロック31の近傍に配設される。
In this multi-color analyzer for microscopes, as shown in FIG. 2, the imaging device 3 operates under the control of the computer device 34 via the imaging device controller circuit 32b. The computer device 34 also controls the spectral block 31. In addition,
As shown in FIG. 1, the piezoelectric stage controller circuit 32a and the imaging element controller circuit 32b are disposed near the spectral block 31 as the controller 32.

【0027】さらに、コンピュータ装置34は、固体撮
像素子3からの出力信号を処理して画像信号として出力
する画像処理手段となる画像処理回路を備えており、こ
の画像処理回路を制御する制御手段としても機能する。
Further, the computer device 34 includes an image processing circuit serving as image processing means for processing an output signal from the solid-state imaging device 3 and outputting the processed image signal as an image signal. As a control means for controlling the image processing circuit, Also works.

【0028】そして、この顕微鏡用マルチカラー分析装
置においては、コンピュータ装置34による制御に基づ
き、圧電ステージ33による試料Sの移動に応じて、試
料S上の各点ごとにスペクトルを測定することができ
る。すなわち、この顕微鏡用マルチカラー分析装置にお
いては、図5に示すように、圧電ステージ33上の試料
Sに対して励起用のレーザ光束を照射した状態で、この
レーザ光束の位置は固定したままて、圧電ステージ33
を図5中矢印X,Y,Zで示す3次元方向に移動操作し
つつスペクトルを測定することにより、図6に示すよう
に、試料S上の各点ごとのスペクトルを測定することが
できるのである。
In the multicolor analyzer for a microscope, a spectrum can be measured for each point on the sample S according to the movement of the sample S by the piezoelectric stage 33 under the control of the computer device 34. . That is, in this multicolor analyzer for a microscope, as shown in FIG. 5, the sample S on the piezoelectric stage 33 is irradiated with a laser beam for excitation, and the position of the laser beam is fixed. , Piezoelectric stage 33
Is measured in a three-dimensional direction indicated by arrows X, Y, and Z in FIG. 5 to measure the spectrum at each point on the sample S as shown in FIG. is there.

【0029】そして、この顕微鏡用マルチカラー分析装
置においては、8色乃至20色のマルチカラー分析を十
数秒で行うことが可能であり、例えばDNAの解析など
において、極めて有用である。
In this multicolor analyzer for microscopes, multicolor analysis of 8 to 20 colors can be performed in ten and several seconds, which is extremely useful, for example, in DNA analysis.

【0030】また、この顕微鏡用マルチカラー分析装置
においては、共焦点顕微鏡の倍率を変更することによ
り、図6に示すように、試料Sの一部を拡大して、この
拡大像中の各点についてのスペクトルを測定することも
できる。試料S上においてどの程度の数の点についてス
ペクトルを測定するかは、試料Sの大きさ及び共焦点顕
微鏡の倍率に応じて圧電ステージ33による走査のステ
ップ幅を選択することにより設定することができる。
In this multicolor analyzer for microscopes, by changing the magnification of the confocal microscope, a part of the sample S is enlarged as shown in FIG. Can also be measured. How many points of the spectrum are measured on the sample S can be set by selecting the step width of scanning by the piezoelectric stage 33 according to the size of the sample S and the magnification of the confocal microscope. .

【0031】コンピュータ装置34においては、図7に
示すように、試料S上の各点についてのスペクトルのデ
ータが得られるので、このデータを処理して、散乱光の
波長の分布状況や強度を、2次元画像や3次元画像とし
て表示することができる。
In the computer device 34, as shown in FIG. 7, spectrum data for each point on the sample S is obtained, and this data is processed to determine the distribution status and intensity of the scattered light wavelength. It can be displayed as a two-dimensional image or a three-dimensional image.

【0032】さらに、コンピュータ装置34は、試料S
上の各点から得られるスペクトルのデータを処理するこ
とにより、図8に示すように、試料S上において散乱光
が特定波長となっている領域のみを表示することができ
る。この図8においては、下部のグラフが複数のピーク
を含むスペクトルを示し、その上部に描かれた画像が、
各ピークに対応して選択された波長帯域の散乱光を発し
ている領域を示す画像を示している。
Further, the computer device 34 controls the sample S
By processing the spectrum data obtained from each of the above points, it is possible to display only the region where the scattered light has a specific wavelength on the sample S as shown in FIG. In FIG. 8, the lower graph shows a spectrum including a plurality of peaks, and the image drawn on the upper graph shows
The image which shows the area | region which emits the scattered light of the wavelength band selected corresponding to each peak is shown.

【0033】この顕微鏡用マルチカラー分析装置におい
ては、0.1nm程度という高い波長分解能が得られ、
透過率も40%乃至90%程度と高い。紫外線帯域から
近赤外線帯域に亘る広い帯域をカバーでき、偏光による
検出もでき、蛍光のみならず、ラマン散乱光の測定をも
行うことができる。また、紫外線帯域から近赤外線帯域
に亘って、光学素子の交換などの操作は不要である。
In this multicolor analyzer for a microscope, a high wavelength resolution of about 0.1 nm can be obtained.
The transmittance is as high as about 40% to 90%. It can cover a wide band from the ultraviolet band to the near infrared band, can detect by polarization, and can measure not only fluorescence but also Raman scattered light. Further, an operation such as replacement of an optical element is not required from the ultraviolet band to the near infrared band.

【0034】上述のように構成された本発明に係る顕微
鏡用マルチカラー分析装置において、本発明に係る顕微
鏡を用いたマルチカラー分析方法を実行するには、図9
のフローチャートに示すように、まず、ステップS1に
おいて、初期条件の設定、圧電ステージ33による走査
領域の設定、走査のステップ幅の設定、波長分解能の設
定などを行う。さらに、分光ブロック31内の反射型回
折格子24やフィルタ、スリットの制御を行い、固体撮
像素子3のデータ取り込み時間、温度、各種モード等の
設定を行う。
In order to execute the multicolor analysis method using the microscope according to the present invention in the multicolor analyzer for microscope according to the present invention configured as described above, FIG.
First, in step S1, setting of initial conditions, setting of a scanning area by the piezoelectric stage 33, setting of a step width of scanning, setting of wavelength resolution, and the like are performed in step S1. Further, the reflection type diffraction grating 24, the filter, and the slit in the spectral block 31 are controlled, and the data acquisition time, temperature, various modes, and the like of the solid-state imaging device 3 are set.

【0035】次に、ステッS2において、スペクトルの
測定を行う。
Next, in step S2, a spectrum is measured.

【0036】さらに、ステップS3において、選択波長
帯域の数、各選択波長帯域における波長幅の設定を行
う。
Further, in step S3, the number of selected wavelength bands and the wavelength width in each selected wavelength band are set.

【0037】そして、ステップS4において、圧電ステ
ージ33による試料Sの移動とスペクトルの測定とを繰
り返すことにより、試料S上の各点ごとにスペクトルの
データを取得し、試料Sについての3次元のスペクトル
データのマッピングを行う。
In step S4, by repeating the movement of the sample S by the piezoelectric stage 33 and the measurement of the spectrum, spectrum data is obtained for each point on the sample S, and the three-dimensional spectrum of the sample S is obtained. Perform data mapping.

【0038】ステップS5において、ステップS4まで
で得られたスペクトルのデータに基づき、画像処理を行
う。このとき、コンピュータ装置34は、散乱光の波長
の分布状況や強度を、2次元画像や3次元画像として表
示することができ、また、試料S上において散乱光が特
定波長となっている領域を表示するという画像処理も行
うことができる。
In step S5, image processing is performed based on the spectrum data obtained up to step S4. At this time, the computer device 34 can display the distribution status and intensity of the scattered light wavelength as a two-dimensional image or a three-dimensional image. Image processing of displaying can also be performed.

【0039】[0039]

【発明の効果】上述のように、本発明に係る顕微鏡用マ
ルチカラー分析装置及び顕微鏡を用いたマルチカラー分
析方法においては、0.1nm程度という高い波長分解
能が得られ、透過率も40%乃至90%程度と高い。紫
外線帯域から近赤外線帯域に亘る広い帯域をカバーで
き、偏光による検出もでき、蛍光のみならず、ラマン散
乱光の測定をも行うことができる。また、紫外線帯域か
ら近赤外線帯域に亘って、光学素子の交換などの操作は
不要である。
As described above, in the multicolor analyzing apparatus for a microscope and the multicolor analyzing method using the microscope according to the present invention, a high wavelength resolution of about 0.1 nm can be obtained, and the transmittance is 40% to 40%. It is as high as about 90%. It can cover a wide band from the ultraviolet band to the near infrared band, can detect by polarization, and can measure not only fluorescence but also Raman scattered light. Further, an operation such as replacement of an optical element is not required from the ultraviolet band to the near infrared band.

【0040】そして、本発明に係る顕微鏡用マルチカラ
ー分析装置及び顕微鏡を用いたマルチカラー分析方法に
おいては、8色乃至20色のマルチカラー分析を十数秒
で行うことが可能であり、例えばDNAの解析などにお
いて、極めて有用である。
In the multicolor analyzer for microscope and the multicolor analysis method using the microscope according to the present invention, multicolor analysis of 8 to 20 colors can be carried out in ten and several seconds. It is extremely useful in analysis and the like.

【0041】すなわち、本発明は、蛍光、ラマン散乱光
を容易、かつ、良好に検出することができ、蛍光、ラマ
ン分光法の利点を充分に活かすことのできる顕微鏡用マ
ルチカラー分析装置及び顕微鏡を用いたマルチカラー分
析方法を提供することができるものである。
That is, the present invention provides a multicolor analyzer for a microscope and a microscope which can easily and satisfactorily detect fluorescence and Raman scattered light and can fully utilize the advantages of fluorescence and Raman spectroscopy. The present invention can provide a multicolor analysis method used.

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

【図1】本発明に係る顕微鏡用マルチカラー分析装置の
構成を示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a multicolor analyzer for a microscope according to the present invention.

【図2】上記顕微鏡用マルチカラー分析装置の構成を示
すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the multicolor analyzer for a microscope.

【図3】上記顕微鏡用マルチカラー分析装置における分
光ブロックと固体撮像素子との関係を示す側面図であ
る。
FIG. 3 is a side view showing a relationship between a spectral block and a solid-state imaging device in the multicolor analyzer for a microscope.

【図4】上記固体撮像素子において受光される2本以上
のピークを有するスペクトル(マルチカラー)を示す正
面図である。
FIG. 4 is a front view showing a spectrum (multicolor) having two or more peaks received by the solid-state imaging device.

【図5】上記顕微鏡用マルチカラー分析装置において圧
電ステージ上に支持された試料を示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a sample supported on a piezoelectric stage in the microscope multicolor analyzer.

【図6】上記顕微鏡用マルチカラー分析装置における試
料とスペクトル測定点との関係を示す平面図である。
FIG. 6 is a plan view showing the relationship between a sample and spectrum measurement points in the multicolor analyzer for a microscope.

【図7】上記顕微鏡用マルチカラー分析装置におけるス
ペクトル測定点と得られるスペクトルデータとの関係を
示す斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing a relationship between spectrum measurement points and obtained spectrum data in the multicolor analyzer for a microscope.

【図8】上記顕微鏡用マルチカラー分析装置において測
定される多数のスペクトルのピークと各ピークを選択波
長帯域として得られる画像との関係を示すグラフであ
る。
FIG. 8 is a graph showing a relationship between peaks of many spectra measured by the multicolor analyzer for a microscope and an image obtained by using each peak as a selected wavelength band.

【図9】上記顕微鏡用マルチカラー分析装置において本
発明に係る顕微鏡を用いたマルチカラー分析方法を実行
するときの動作を示すフローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart illustrating an operation when the multicolor analysis method for a microscope using the microscope according to the present invention is executed in the multicolor analysis apparatus for a microscope.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 対物レンズブロック部、2 レーザ光源、3 固体
撮像素子、31 分光ブロック、32 コントローラ、
33 圧電ステージ、34 コンピュータ装置
1 objective lens block section, 2 laser light source, 3 solid-state imaging device, 31 spectral block, 32 controller,
33 piezoelectric stage, 34 computer device

フロントページの続き Fターム(参考) 2G043 EA01 EA03 FA02 GA02 GA07 GB03 GB19 HA07 HA09 JA02 JA04 KA01 KA02 KA03 KA07 KA09 LA03 NA01 2H052 AA08 AC04 AC15 AC34 AD20 AD34 AF07 AF14 AF25 Continued on the front page F term (reference) 2G043 EA01 EA03 FA02 GA02 GA07 GB03 GB19 HA07 HA09 JA02 JA04 KA01 KA02 KA03 KA07 KA09 LA03 NA01 2H052 AA08 AC04 AC15 AC34 AD20 AD34 AF07 AF14 AF25

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 試料に励起用レーザ光束を照射するレー
ザ光源と、 上記試料を支持し移動操作する3次元移動台と、 上記励起用レーザ光束を照射されることにより上記試料
が発する広い波長範囲に亘る多数の散乱光が入射される
顕微鏡と、 上記顕微鏡を経た散乱光を分光する分光器と、 上記分光器を経た散乱光を受光する撮像素子と、 上記撮像素子からの出力信号を処理して画像信号として
出力する画像処理手段と、 上記3次元移動台及び上記画像処理手段を制御する制御
手段とを備えたことを特徴とする顕微鏡用マルチカラー
分析装置。
1. A laser light source that irradiates a sample with a laser beam for excitation, a three-dimensional moving table that supports and moves the sample, and a wide wavelength range that the sample emits when irradiated with the laser beam for excitation. A plurality of scattered light incident thereon, a spectroscope for dispersing the scattered light passing through the microscope, an imaging device for receiving the scattered light passing through the spectroscope, and processing an output signal from the imaging device. A multi-color analyzer for a microscope, comprising: image processing means for outputting the image signal as an image signal; and control means for controlling the three-dimensional moving table and the image processing means.
【請求項2】 画像処理手段は、3次元移動台による試
料の移動に応じて、該試料上の各点ごとに複数のスペク
トルを同時測定することを特徴とする請求項1記載の顕
微鏡用マルチカラー分析装置。
2. The multi-purpose microscope according to claim 1, wherein the image processing means simultaneously measures a plurality of spectra for each point on the sample according to the movement of the sample by the three-dimensional moving table. Color analyzer.
【請求項3】 画像処理手段は、試料上において散乱光
が複数の特定波長となっている領域を表示することを特
徴とする請求項1記載の顕微鏡用マルチカラー分析装
置。
3. The multicolor analyzer for a microscope according to claim 1, wherein the image processing means displays an area where the scattered light has a plurality of specific wavelengths on the sample.
【請求項4】 試料に励起用レーザ光束を照射し、 上記試料を移動させ、 上記励起用レーザ光束を照射されることにより上記試料
が発する広い波長範囲に亘る多数の散乱光を顕微鏡及び
分光器を経て撮像素子により受光し、 コンピュータ装置により制御される画像処理回路を用い
て、上記撮像素子からの出力信号を処理して画像信号と
して出力することを特徴とする顕微鏡を用いたマルチカ
ラー分析方法。
4. A sample and a spectroscope that irradiate a sample with an excitation laser beam, move the sample, and irradiate the sample with the excitation laser beam to emit a large number of scattered lights over a wide wavelength range emitted by the sample. A multi-color analysis method using a microscope, wherein light is received by an image sensor through the device and an output signal from the image sensor is processed and output as an image signal using an image processing circuit controlled by a computer device. .
【請求項5】 試料の移動に応じて、画像処理手段によ
り、該試料上の各点ごとに複数のスペクトルを同時測定
することを特徴とする請求項4記載の顕微鏡を用いたマ
ルチカラー分析方法。
5. A multicolor analysis method using a microscope according to claim 4, wherein a plurality of spectra are simultaneously measured for each point on the sample by the image processing means in accordance with the movement of the sample. .
【請求項6】 画像処理手段により、試料上において散
乱光が複数の特定波長となっている領域を表示すること
を特徴とする請求項4記載の顕微鏡を用いたマルチカラ
ー分析方法。
6. A multicolor analysis method using a microscope according to claim 4, wherein the image processing means displays an area where the scattered light has a plurality of specific wavelengths on the sample.
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