JP2003029151A - Confocal laser scanning microscope and control program - Google Patents
Confocal laser scanning microscope and control programInfo
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Abstract
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】本発明は共焦点レーザ走査型
顕微鏡装置および制御プログラムに関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a confocal laser scanning microscope apparatus and a control program.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、特開昭61−219919号公報
に開示されているような走査型顕微鏡装置が知られてい
る。この装置は光源から発せられるレーザ光を対物レン
ズにおいて微小なスポットに絞り、これを観察試料のX
軸Y軸方向に走査させる。この照射したスポットによる
観察試料からの光、例えば透過光、反射光や励起による
観察試料からの蛍光などがフォトマルなどの光検出器に
取り込まれて電気信号に変換されて、その電気信号をモ
ニタに観察画像として表示させる。2. Description of the Related Art Conventionally, a scanning microscope apparatus as disclosed in JP-A-61-2199919 is known. This device narrows the laser light emitted from the light source to a minute spot in the objective lens and
Scan in the Y-axis direction. Light from the observation sample due to the irradiated spot, such as transmitted light, reflected light, or fluorescence from the observation sample due to excitation, is captured by a photodetector such as Photomal and converted into an electrical signal, and the electrical signal is monitored. To be displayed as an observation image.
【0003】特に、照射したスポットによる観察試料か
らの光とこの光を取り込む検出器との間の光学系におい
て、この光、例えば反射光や励起による観察試料からの
蛍光を入射光路に戻してダイクロイックミラーで反射さ
せたものを共焦点面にレンズで集光し、この位置にピン
フォールを配置して共焦点光学系を形成する方法が知ら
れており、共焦点レーザ走査型顕微鏡、或いは共焦点レ
ーザ走査型顕微鏡装置と呼ばれている。このように共焦
点光学系を形成することにより、合焦位置の周りから送
られてくる余分な光を遮断する共焦点効果が期待でき
て、厚みのある観察試料に対してもより鮮明な画像を取
得することができる。In particular, in the optical system between the light from the observation sample due to the illuminated spot and the detector that captures this light, this light, for example, reflected light or fluorescence from the observation sample due to excitation, is returned to the incident optical path and dichroic. A method is known in which what is reflected by a mirror is condensed by a lens on a confocal surface and a pinfall is placed at this position to form a confocal optical system. It is called a laser scanning microscope device. By forming a confocal optical system in this way, it is possible to expect a confocal effect that blocks the extra light that is sent from around the in-focus position, resulting in a clearer image for thick observation samples. Can be obtained.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
な共焦点レーザ走査型顕微鏡及び共焦点レーザ走査型顕
微鏡装置における観察対象領域の決定にあたって、以下
に示す2つの問題が生じている。However, the following two problems occur in determining the observation target area in the confocal laser scanning microscope and the confocal laser scanning microscope apparatus as described above.
【0005】第1の問題は、スポットのX軸Y軸方向へ
の走査速度が数百キロヘルツから数千キロヘルツ程度で
あるため、1秒間に数フレームから数十フレームの画像
情報しか取得することができず、観察試料に対して短時
間で期待画像を取得することは困難であるということで
ある。The first problem is that since the scanning speed of the spot in the X-axis and Y-axis directions is about several hundred kilohertz to several thousand kilohertz, only a few to several tens of frames of image information can be acquired per second. This means that it is difficult to obtain the expected image for the observation sample in a short time.
【0006】第2の問題は、この種類の顕微鏡のピンフ
ォールは、観察試料への染色方法、観察試料からの蛍光
波長、その光学系に設置されている対物レンズの倍率、
および開口数により一意的に決まる径に調節されて、合
焦位置と光学的に共役となる位置(共焦点面)に設置さ
れることで、観察試料における合焦位置以外からの光を
排除するように設計されているので、焦点深度の狭い領
域にある観察画像を取得することが特徴的であるため、
大まかな観察領域を捉えるには、この共焦点光学系では
困難であるということである。The second problem is that the pinfall of this type of microscope is due to the method of staining the observation sample, the fluorescence wavelength from the observation sample, the magnification of the objective lens installed in the optical system,
And a diameter that is uniquely determined by the numerical aperture and is installed at a position (confocal plane) that is optically conjugate with the in-focus position, so that light from other than the in-focus position in the observation sample is excluded. Since it is designed to acquire observation images in a region with a narrow depth of focus,
It is difficult to capture a rough observation area with this confocal optical system.
【0007】そこで、この2つの問題を回避するため
に、先ずレーザ光を使用しない目視による顕微鏡観察に
よって観察対象領域を大まかに捉えて、それから観察対
象領域に対してレーザ光をスポットで走査させて、モニ
タに表示された観察画像を見ながら、光検出器の感度を
調節したり、観察試料を設置したステージの位置を調節
して、期待画像を取得する方法が一般的に行なわれてい
た。Therefore, in order to avoid these two problems, first, the observation target area is roughly grasped by visual microscope observation without using laser light, and then the laser light is scanned with a spot on the observation target area. Generally, a method of adjusting the sensitivity of a photodetector or adjusting the position of a stage on which an observation sample is set while observing an observation image displayed on a monitor to acquire an expected image has been generally performed.
【0008】ところが、前述してきたようなレーザ光を
スポットで観察試料のX軸Y軸方向に走査させて、観察
画像を取得する第1の走査方式に対して、観察試料のX
軸方向に走査させるスポットの速度を最速に保ちつつ、
Y軸方向における走査ラインを2、4またはそれ以上の
数だけ間引きながら走査させて、その走査したラインの
情報のみから擬似的な観察画像を取得する第2の走査方
式があり、この方式を採用することにより、走査ライン
を間引くことによる観察画像の取得時間を短縮すること
が可能となり、これは一つ目の問題を解決している。However, in contrast to the first scanning method for acquiring an observation image by scanning the laser beam as described above with the spot in the X-axis and Y-axis directions of the observation sample,
While keeping the speed of the spot to be scanned in the axial direction at the highest speed,
There is a second scanning method in which scanning lines in the Y-axis direction are decimated by 2, 4, or more scanning numbers, and a pseudo observation image is acquired only from the information of the scanned lines. By doing so, it is possible to shorten the acquisition time of the observation image by thinning out the scanning lines, which solves the first problem.
【0009】また、ピンフォールを配置した共焦点光学
系と配置しない光学系の2つの光学系をもたせた構成の
走査型顕微鏡装置も知られているが、この装置は2つの
光学系用にそれぞれの光検出器が必要となるために、大
規模な構成となってしまう欠点を要している。There is also known a scanning microscope apparatus having two optical systems, a confocal optical system in which a pinfall is arranged and an optical system in which it is not arranged. This apparatus is used for two optical systems, respectively. The above-mentioned photodetector is required, so that there is a drawback that the structure becomes large-scale.
【0010】本発明は、前記第2の走査方式を採用しつ
つ、前記第2の問題を共焦点効果の調節により解決し
て、同時に共焦点効果の調節に伴うレーザ強度の変化を
制御してレーザ光による組織観察試料の無駄な退色を防
止できる、共焦点レーザ走査型顕微鏡装置およびこれを
制御するプログラムを提供することを目的とする。According to the present invention, while adopting the second scanning method, the second problem is solved by adjusting the confocal effect, and at the same time, the change of the laser intensity accompanying the adjustment of the confocal effect is controlled. An object of the present invention is to provide a confocal laser scanning microscope apparatus capable of preventing unnecessary discoloration of a tissue observation sample by laser light and a program for controlling the same.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は共焦点レーザ走
査型顕微鏡に適用されることを前提とする。そして本発
明の態様の一つである共焦点レーザ走査型顕微鏡装置
は、ステージ上の観察試料にレーザ光を絞り込んだスポ
ットを走査させて、前記スポットによる前記観察試料か
らの光を集光させて該集光位置にピンフォールを配置し
て該ピンフォールを通過する光に基づいて前記観察試料
の観察画像を取得する共焦点レーザ走査型顕微鏡装置で
あって、前記観察試料の一定方向に走査させたX軸走査
ラインを該観察試料と平行して該走査ラインとは直行す
るY軸方向に繰り返し走査させる第1の走査方式と、該
走査方式における走査速度を最大として前記X軸走査ラ
インをY軸方向に対して間引く第2の走査方式の2つの
観察画像の取得手段と、前記取得手段に前記第1および
第2の走査方式のどちらかを選択的に実行させ、該選択
された走査方式に応じたピンフォールの径の調節を行な
う制御手段と、を有するように構成する。The present invention is premised on being applied to a confocal laser scanning microscope. Then, the confocal laser scanning microscope apparatus which is one of the aspects of the present invention, the observation sample on the stage is made to scan the spot where the laser light is narrowed down, and the light from the observation sample by the spot is condensed. A confocal laser scanning microscope apparatus for arranging a pinfall at the condensing position and acquiring an observation image of the observation sample based on light passing through the pinfall, wherein the observation sample is scanned in a fixed direction. The first scanning method in which the X-axis scanning line is repeatedly scanned in the Y-axis direction which is parallel to the observation sample and orthogonal to the scanning line, and the X-axis scanning line is set to the Y-axis with the maximum scanning speed in the scanning method. A means for acquiring two observation images of the second scanning method which is thinned out in the axial direction, and the acquisition means is caused to selectively execute one of the first and second scanning methods, and the selected scanning method is executed. And control means for adjusting the diameter of the pinhole in accordance with the method, configured to have.
【0012】上述した構成によれば、ピンフォールの径
を変化させられるので、前記第2の走査方法において径
を共焦点効果が得られる大きさよりも大きくすることが
可能となり、観察対象領域を決めやすい厚みのある観察
画像が得られるようになる。また、制御手段において、
前記ピンフォールの径の大きさに応じてレーザ光強度を
調節する機能を、有するように構成することで、観察試
料に対して適切な光強度でレーザ光を照射できるように
なる。According to the above arrangement, the diameter of the pinfall can be changed, so that the diameter can be made larger than the size at which the confocal effect can be obtained in the second scanning method, and the observation target area is determined. An observation image with an easy thickness can be obtained. In the control means,
When the observation sample is configured to have a function of adjusting the laser light intensity according to the diameter of the pinfall, the observation sample can be irradiated with the laser light at an appropriate light intensity.
【0013】本発明の態様の別の一つである顕微鏡の制
御プログラムは、ステージ上の観察試料にレーザ光を絞
り込んだスポットを走査させて、前記スポットによる前
記観察試料からの光を集光させて該集光させる位置にピ
ンフォールを配置して該ピンフォールを通過する光に基
づいて前記観察試料の観察画像を取得する共焦点レーザ
走査型顕微鏡を制御する装置に利用されるものであっ
て、前記共焦点レーザ走査型顕微鏡に対して前記観察試
料の一定方向に走査させたX軸走査ラインを該観察試料
と平行して該走査ラインとは直行するY軸方向に繰り返
し走査させる第1の走査方式と、該走査方式における走
査速度を最大として前記X軸走査ラインをY軸方向に対
して間引く第2の走査方式のどちらかを選択的に実行さ
せて、該選択された走査方式に応じてピンフォールの径
の制御を前記制御装置に行なわせるものである。According to another aspect of the present invention, there is provided a control program for a microscope, wherein an observation sample on a stage is caused to scan a spot in which a laser beam is narrowed down, and the light from the observation sample is condensed by the spot. And is used for an apparatus for controlling a confocal laser scanning microscope which obtains an observation image of the observation sample on the basis of light passing through the pinfall, the pinfall being arranged at a position where the light is condensed. A first X-axis scanning line of the confocal laser scanning microscope which is scanned in a certain direction of the observation sample is repeatedly scanned in a Y-axis direction parallel to the observation sample and orthogonal to the scanning line. Either the scanning method or the second scanning method in which the scanning speed in the scanning method is maximized and the X-axis scanning lines are thinned out in the Y-axis direction is selectively executed to select the scanning method.査方 in which to perform the control of the diameter of the pinhole to the control device in accordance with the equation.
【0014】また、前記ピンフォールの径の大きさに応
じてレーザ光強度を調節するような制御プログラムにし
てもよい。また、前記第2の走査方式を実行させること
で観察試料の情報を取得して、前記情報を基に観察者が
決定した合焦位置にフォーカスを合わせるような制御プ
ログラムにしてもよい。A control program for adjusting the laser light intensity according to the diameter of the pin fall may be used. Further, the control program may be such that the information of the observation sample is acquired by executing the second scanning method and the focus is adjusted to the focus position determined by the observer based on the information.
【0015】上述した制御プログラムによれば、観察者
は期待画像を素早く得る手段を本制御プログラムが作動
する環境上に一括して取得することができる。また、こ
の環境上で観察者は観察資料の合焦位置を選択すること
ができ、さらに観察試料に照射するレーザ光の強度を調
節できるようにもなる。According to the above-mentioned control program, the observer can collectively obtain the means for quickly obtaining the expected image in the environment in which this control program operates. Further, in this environment, the observer can select the in-focus position of the observation material, and can further adjust the intensity of the laser light with which the observation sample is irradiated.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】(第1の実施形態)図1は本発明
を適用した共焦点レーザ走査型顕微鏡装置の構成を概略
で示したもので、その構成の各部に付与した番号を用い
てこの装置の構成を以下に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) FIG. 1 schematically shows the structure of a confocal laser scanning microscope apparatus to which the present invention is applied. The numbers given to the respective parts of the structure are used. The configuration of this device will be described below.
【0017】図1において、1は共焦点レーザ走査型顕
微鏡本体であり、この共焦点レーザ走査型顕微鏡本体1
にはPCなどの制御部2が接続されている。また、この
制御部2にはキーボード、またはトラックボールやジョ
イスティックまたはマウスなどのポインティングデバイ
スからなる操作パネル3およびメモリ4が接続されてお
り、このメモリ4には画像モニタ5が接続されている。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a confocal laser scanning microscope main body, and this confocal laser scanning microscope main body 1
A control unit 2 such as a PC is connected to the. Further, the control unit 2 is connected with a keyboard, an operation panel 3 including a pointing device such as a trackball, a joystick or a mouse, and a memory 4, and an image monitor 5 is connected to the memory 4.
【0018】また、共焦点レーザ走査型顕微鏡本体1
(以下本体1とする)の構成について、本体1の背部に
はレーザ光源101が内蔵されており、レーザ光源10
1の上方かつ本体1の上部にはミラー102が配置され
ており、このミラー102の前方にはダイクロイックミ
ラー103が配置されており、この下方にはレンズ10
9が配置されており、さらに下方にはピンフォールであ
るコンフォーカルアパーチャ110が配置されており、
そのさらに下方には光検出器111がある。ダイクロイ
ックミラー103の前方かつ本体1の前部には走査ユニ
ット104が位置されている。この走査ユニット104
はX軸方向走査用の図示しないガルバノメータミラーと
Y軸方向走査用の図示しないガルバノメータミラーとを
有している。そして、この走査ユニット104の下方に
はレボルバ105が位置しており、このレボルバ105
には対物レンズ106が取り付けられている。本体1の
下部の前方には、ステージ位置検出器112が取り付け
られており、その上にステージ107が取り付けられて
おり、ステージ107の上に観察試料108が置かれて
いる。Further, the confocal laser scanning microscope body 1
Regarding the configuration (hereinafter referred to as the main body 1), the laser light source 101 is built in the back of the main body 1,
1, a mirror 102 is arranged above the main body 1, a dichroic mirror 103 is arranged in front of the mirror 102, and a lens 10 is arranged below the dichroic mirror 103.
9 is arranged, and further below is a confocal aperture 110 which is a pin fall.
Below that is the photodetector 111. A scanning unit 104 is located in front of the dichroic mirror 103 and in front of the main body 1. This scanning unit 104
Has an unillustrated galvanometer mirror for X-axis scanning and an unillustrated galvanometer mirror for Y-axis scanning. A revolver 105 is located below the scanning unit 104.
An objective lens 106 is attached to the. A stage position detector 112 is mounted in front of the lower part of the main body 1, a stage 107 is mounted thereon, and an observation sample 108 is placed on the stage 107.
【0019】また、制御部2において、その内部には変
更量設定部2aと計算・処理部2bが収容されている。
次に、この装置の各部の機能を説明する。本体1におい
て、レーザ光源101から発せられるレーザ光はミラー
102に反射されてダイクロイックミラー103の方向
へ進み、このダイクロイックミラー103を透過して走
査ユニット104に入射する。この入射したレーザ光
は、制御部2から送られる制御信号によりX軸Y軸方向
に走査される。また、このX軸方向への走査が1ライン
終わる毎に、走査の終了を示す制御信号を制御部2に送
出している。X軸Y軸方向に走査されたレーザ光は対物
レンズ106で集光されて、観察試料108上にスポッ
ト光として照射される。このスポット光による観察試料
108からの光、例えば反射光、または励起による観察
試料からの蛍光を入射光路に戻し、ダイクロイックミラ
ー103で反射させ、レンズ109を介して集光する。
この集光位置には、コンフォーカルアパーチャ110を
配置して、ここを通過した光をフォトマルなどの光検出
器111で取り込む。この取り込んだ光の光量に対応し
た電気信号を制御部2に出力する。Further, in the control unit 2, a change amount setting unit 2a and a calculation / processing unit 2b are housed inside.
Next, the function of each part of this apparatus will be described. In the main body 1, the laser light emitted from the laser light source 101 is reflected by the mirror 102, advances toward the dichroic mirror 103, passes through the dichroic mirror 103, and enters the scanning unit 104. The incident laser light is scanned in the X-axis and Y-axis directions by a control signal sent from the control unit 2. Also, every time one line of scanning in the X-axis direction is completed, a control signal indicating the end of scanning is sent to the control unit 2. The laser light scanned in the X-axis and Y-axis directions is condensed by the objective lens 106 and is irradiated onto the observation sample 108 as spot light. Light from the observation sample 108 due to this spot light, for example, reflected light or fluorescence from the observation sample due to excitation is returned to the incident optical path, reflected by the dichroic mirror 103, and condensed via the lens 109.
A confocal aperture 110 is arranged at this condensing position, and the light passing through the confocal aperture 110 is captured by a photodetector 111 such as a photomul. An electric signal corresponding to the amount of the captured light is output to the control unit 2.
【0020】また、ステージ位置検出器112はステー
ジ107の位置情報(X,Y,Z)を検出して、制御部
2に出力する。また、観察者の指示によるレーザ光の走
査を開始する命令や画像を入力する命令、さらには光検
出器111に対する感度を調節する命令などが操作パネ
ル3から制御部2に出力される。The stage position detector 112 detects the position information (X, Y, Z) of the stage 107 and outputs it to the controller 2. Further, a command to start scanning laser light, a command to input an image, a command to adjust the sensitivity to the photodetector 111, and the like are output from the operation panel 3 to the control unit 2 according to an instruction from an observer.
【0021】メモリ4は、観察試料108の最終ライン
の位置およびステージ107の移動をした後のライン位
置を記憶する位置情報の記憶部と光検出器111から制
御部2を介して転送されてくる画像情報を記憶する画像
記憶部とを有している。制御部2では、装置全体の制御
を司っており、操作パネル3からの走査を指示する命令
に対して、走査を制御する信号を走査ユニット104に
出力し、光検出器111から送られてくる観察画像の電
気信号をメモリ4に転送して、画像モニタ5にその画像
および操作メニューを表示する。また、操作パネル3か
ら入力される感度調節の命令に応じて、光検出器におけ
る印加電圧やゲインやオフセットなどの設定を行なう。The memory 4 is transferred from the photodetector 111 via the control unit 2 and the position information storage unit for storing the position of the final line of the observation sample 108 and the line position after the movement of the stage 107. And an image storage unit for storing image information. The control unit 2 controls the entire apparatus, and outputs a signal for controlling scanning to the scanning unit 104 in response to an instruction from the operation panel 3 to instruct scanning, and sends the signal from the photodetector 111. The electric signal of the incoming observation image is transferred to the memory 4, and the image and the operation menu are displayed on the image monitor 5. Further, the applied voltage, the gain, the offset, etc. in the photodetector are set in accordance with the sensitivity adjustment command input from the operation panel 3.
【0022】次に第1の実施形態において期待画像を取
得するまでの動作を説明する。先ず始めに、観察者が操
作パネル3に前述した第2走査方式により観察試料を走
査させる命令を入力する。この命令を制御部2が受け
て、図2に示すフローチャートの処理を開始する。その
動作はコンフォーカルアパーチャ110の径を自動的に
開口して最大にするという命令を出力して(S20
0)、その命令を受けて動作するコンフォーカルアパー
チャ110の径が実際に最大となったかどうかを判断す
る(S201)。その径が最大に調節されたことが判断
されると、観察試料上の走査を開始させる命令が出力さ
れて(S202)、レーザ光源101からレーザ光が照
射される。また、この最大となっている径に対応して、
照射されたレーザ光の強度が最適値に調節されているか
どうかを判断する(S203)。Next, the operation of acquiring the expected image in the first embodiment will be described. First, the observer inputs a command to the operation panel 3 to scan the observation sample by the above-mentioned second scanning method. The control unit 2 receives this command and starts the process of the flowchart shown in FIG. The operation outputs a command to automatically open and maximize the diameter of the confocal aperture 110 (S20).
0), it is determined whether or not the diameter of the confocal aperture 110 which operates in response to the instruction has actually become maximum (S201). When it is determined that the diameter is adjusted to the maximum, a command to start scanning on the observation sample is output (S202), and laser light is emitted from the laser light source 101. In addition, corresponding to this maximum diameter,
It is determined whether the intensity of the emitted laser light is adjusted to the optimum value (S203).
【0023】なお、この径の調節について、共焦点効果
が得られる径の値はこのコンフォーカルアパーチャ11
0の径のもつ最大値よりも小さい値であり、このコンフ
ォーカルアパーチャ110の持つ最大及び最小の範囲で
設定することが望ましい。また、前記共焦点効果が得ら
れる径の値から前記コンフォーカルアパーチャ110の
径のもつ最大値の範囲で設定することがより望ましい。Regarding the adjustment of the diameter, the value of the diameter at which the confocal effect is obtained is the confocal aperture 11.
It is a value smaller than the maximum value of the diameter of 0, and it is desirable to set it within the maximum and minimum range of this confocal aperture 110. Further, it is more preferable to set the value within the range of the maximum value of the diameter of the confocal aperture 110 from the value of the diameter at which the confocal effect is obtained.
【0024】ここで説明するレーザ光の強度は基本的に
はコンフォーカルアパーチャの径と比例関係にあるが、
観察対象が蛍光画像である場合には蛍光物質から励起さ
れる効率を考慮に入れる必要がある。レーザ光の強度が
最適な値に調節されているかどうかは観察試料への走査
が終了するまで繰り返し監視を続けられており、観察試
料への走査が終了したかどうかの判断により(S20
4)、終了していることが判断されると、次にレーザ光
を使用しないで、図1には図示しない反射光などによる
目視での観察するための光路、すなわちBI光路が設定
されたかどうかを判断する(S205)。このBI光路
に設定されると、この光路に設置されている対物レンズ
106の倍率、観察試料108の染色方法、観察試料1
08からの蛍光波長、および開口数によって決まるコン
フォーカルアパーチャ110の径の最適値を、以下の計
算式Iまたはこれに準ずる計算式で計算して、この結果
の値に径を自動的に調節する命令を出す(S206)。The intensity of the laser light described here is basically proportional to the diameter of the confocal aperture.
When the observation target is a fluorescence image, it is necessary to take into consideration the efficiency of being excited by the fluorescent substance. Whether or not the intensity of the laser beam is adjusted to the optimum value is repeatedly monitored until the scanning of the observation sample is completed, and it is determined whether or not the scanning of the observation sample is completed (S20
4) When it is determined that the process is completed, whether or not the optical path for visually observing reflected light (not shown in FIG. 1), that is, the BI optical path is set without using the laser light next time is set. Is determined (S205). When set to this BI optical path, the magnification of the objective lens 106 installed in this optical path, the staining method of the observation sample 108, and the observation sample 1
The optimum value of the diameter of the confocal aperture 110 determined by the fluorescence wavelength from 08 and the numerical aperture is calculated by the following calculation formula I or a calculation formula equivalent thereto, and the diameter is automatically adjusted to the resulting value. A command is issued (S206).
【0025】[0025]
【数1】 [Equation 1]
【0026】続いてS206で計算された値にコンフォ
ーカルアパーチャ110の径が調節を終えたかどうかの
判断がなされて(S207)、調節を終えると、ここで
目視の観察が行なえる。続いてこの時点におけるステー
ジ107の位置(現在ステージ位置)情報とあらかじめ
設定しておいた検査範囲、検査ステップ量および検査ス
テップの数を取得する(S208)。そして、この検査
範囲の開始位置へステージを移動させる命令を出力して
(S209)、この開始位置までステージ107が移動
したかどうかを判断する(S210)。開始位置まで移
動すると、検査範囲における検査の開始命令が出力され
て、S208で取得したステップ量に従った各ステップ
位置の輝度値を取得する(S211)。検査の終了は、
ステージ107が検査の終了位置まで到達したかどうか
で判断をして(S212)、到達すると、図3で示され
るZ軸の検査範囲と各ステップ位置での輝度値との関係
を表すグラフ(以下I―Zグラフとする)をS211で
取得した各ステップ位置の輝度値から作成し、操作パネ
ル3に表示する(S213)。観察者は、このI−Zグ
ラフを基に、期待するZ軸の合焦位置(以下期待合焦位
置とする)を判断して、操作パネル3に期待合焦位置を
入力する。この入力がされたかどうかを制御部2で判断
して(S214)、入力された場合には、期待合焦位置
へステージ107を移動するように命令して(S21
5)、ステージ107の移動が完了したかどうかの判断
をする(S216)。移動が完了した場合には、予め設
定しておいた輝度値の閾値範囲を取得する(S21
7)。そして、期待合焦位置における輝度値の上限と、
予め設定された輝度値の閾値範囲の下限とを比較して
(S218)、期待合焦位置の輝度値の上限が輝度値の
閾値範囲の下限を下回っている場合には、ゲインを最適
な輝度値に自動的に調節して(S219)、本処理を終
了する。また、S218で期待合焦位置の輝度値の上限
が輝度値の閾値範囲の下限を下回っていないと判断され
た場合には、期待合焦位置の輝度値の上限と、S217
で取得した輝度値の閾値範囲の上限とを比較する(S2
20)。期待合焦位置の輝度値の上限が予め設定した輝
度値の閾値範囲の上限を上回っている場合には、ゲイン
を最適な輝度値に自動的に調節して(S221)、本処
理を終了する。この状態において、操作パネル3から制
御部2に観察試料108へのレーザ光のスポットによる
走査を開始する命令を出力すると、観察者の期待する合
焦位置での走査が可能となり、期待画像が得られる。
(第2の実施形態)本実施形態における共焦点レーザ走
査型顕微鏡の概略構成は、第1の実施形態の構成を利用
するものとし、またその機能も第1の実施形態と同様で
あるものとする。Subsequently, it is judged whether or not the diameter of the confocal aperture 110 has been adjusted to the value calculated in S206 (S207), and when the adjustment is completed, visual observation can be performed here. Then, the position (current stage position) information of the stage 107 at this point and the preset inspection range, inspection step amount, and number of inspection steps are acquired (S208). Then, an instruction to move the stage to the start position of this inspection range is output (S209), and it is determined whether the stage 107 has moved to this start position (S210). Upon moving to the start position, an inspection start command in the inspection range is output, and the brightness value at each step position according to the step amount acquired in S208 is acquired (S211). The end of the inspection is
It is judged whether or not the stage 107 has reached the inspection end position (S212), and when it reaches, a graph showing the relationship between the Z-axis inspection range and the luminance value at each step position shown in FIG. An IZ graph) is created from the brightness value at each step position acquired in S211 and displayed on the operation panel 3 (S213). The observer determines the expected focus position of the Z axis (hereinafter referred to as the expected focus position) based on this IZ graph, and inputs the expected focus position to the operation panel 3. The control unit 2 determines whether or not this input has been made (S214), and if it has been input, an instruction is issued to move the stage 107 to the expected focus position (S21).
5), it is determined whether or not the movement of the stage 107 is completed (S216). When the movement is completed, the preset threshold value range of the brightness value is acquired (S21).
7). Then, the upper limit of the brightness value at the expected focus position,
When the upper limit of the brightness value at the expected focus position is lower than the lower limit of the threshold range of the brightness value, the gain is adjusted to the optimum brightness by comparing with the lower limit of the threshold range of the brightness value set in advance (S218). The value is automatically adjusted (S219), and this processing ends. If it is determined in S218 that the upper limit of the brightness value at the expected focus position is not below the lower limit of the threshold range of the brightness value, the upper limit of the brightness value at the expected focus position and S217
It is compared with the upper limit of the threshold value range of the brightness value acquired in (S2
20). If the upper limit of the brightness value at the expected focus position exceeds the upper limit of the preset threshold range of the brightness value, the gain is automatically adjusted to the optimum brightness value (S221), and this processing ends. . In this state, if the operation panel 3 outputs a command to the control unit 2 to start scanning with the spot of the laser light on the observation sample 108, it becomes possible to perform the scanning at the in-focus position expected by the observer and obtain the expected image. To be (Second Embodiment) The schematic configuration of the confocal laser scanning microscope in the present embodiment uses the configuration of the first embodiment, and the function thereof is the same as that of the first embodiment. To do.
【0027】この条件による本実施形態での期待画像を
取得するまでの動作を説明する。先ず始めに、観察者が
操作パネル3に前述した第2の走査方式により観察試料
を走査させる命令を入力する。この命令を制御部2が受
けて、図4に示すフローチャートの処理を開始する。こ
の図4に示されるフローチャートにおいて、S208で
取得した情報を基にS212において各ステップでの輝
度値の検出の終了を判定するまでの処理は、前述した図
2の内容と同じである。S212以降に示されるS30
0からの動作は図2とは異なる内容をもち、その内容
は、S208からS212の処理で取得した輝度情報を
基に図5に示すI―Zグラフを作成して、このI−Zグ
ラフを利用したピーク検出の処理の開始命令を出力する
(S300)。図5において、操作者検出位置は観察者
が検出したZ位置であり、これはS208で取得したス
テージ位置に相当する。また、ここでのピークとは、検
査範囲の最大輝度値だけを示すのではない。副次ピーク
も含めてあらかじめユーザが期待する検出条件を設定す
ることができて、その条件を基にI−Zグラフからピー
クを検出する。そして、観察者の検出条件に見合うピー
クが検出できたかどうか判断して(S301)、検出で
きなかった場合には、観察者に対してピーク検出が失敗
したことをダイアログ表示で通知して(S302)、I
−Zグラフによる期待合焦位置の入力を観察者に要求す
る。S301で観察者の検出条件に見合うピークを検出
できたと判断した場合、或いはS303で操作パネル3
への期待合焦位置の入力が確認された場合には、指定さ
れた期待合焦位置へステージを移動させる命令を出力す
る(S215)。その後のS216以下での動作は、前
述した図2での動作内容と同様の処理を行なう。The operation up to acquiring the expected image in this embodiment under these conditions will be described. First, the observer inputs a command to the operation panel 3 to scan the observation sample by the above-described second scanning method. The control unit 2 receives this command and starts the process of the flowchart shown in FIG. In the flowchart shown in FIG. 4, the processing until it is determined in S212 that the detection of the brightness value in each step is ended based on the information obtained in S208 is the same as the content of FIG. 2 described above. S30 shown after S212
The operation from 0 has contents different from those in FIG. 2, and the contents are the IZ graph shown in FIG. 5 created based on the luminance information acquired in the processes of S208 to S212. A command to start the peak detection process used is output (S300). In FIG. 5, the operator detection position is the Z position detected by the observer, which corresponds to the stage position acquired in S208. Further, the peak here does not indicate only the maximum luminance value in the inspection range. The detection condition expected by the user including the secondary peak can be set in advance, and the peak is detected from the I-Z graph based on the condition. Then, it is judged whether or not a peak matching the detection condition of the observer can be detected (S301), and if it cannot be detected, the observer is notified by a dialog display that the peak detection has failed (S302). ), I
-Request the observer to input the expected focus position by the Z graph. When it is determined in S301 that a peak matching the detection condition of the observer has been detected, or in S303, the operation panel 3
If the input of the expected focus position is confirmed, the command to move the stage to the designated expected focus position is output (S215). Subsequent operations in S216 and thereafter perform the same processing as the operation content in FIG. 2 described above.
【0028】この状態において、操作パネル3から制御
部2に観察試料108の走査を開始する命令を出力する
と、観察者の期待する合焦位置での走査が可能となり、
期待画像が得られる。
(付記1)ステージ上の観察試料にレーザ光を絞り込ん
だスポットを走査させて、前記スポットによる前記観察
試料からの光を集光させて該集光させる位置にピンフォ
ールを配置して該ピンフォールを通過する光に基づいて
前記観察試料の観察画像を取得する共焦点レーザ走査型
顕微鏡に利用される制御方法であって、前記共焦点レー
ザ走査型顕微鏡に対して前記観察試料の一定方向に走査
させたX軸走査ラインを該観察試料と平行して該走査ラ
インとは直行するY軸方向に繰り返し走査させる第1の
走査方式と、該走査方式における走査速度を最大として
前記X軸走査ラインをY軸方向に対して間引く第2の走
査方式のどちらかを選択的に実行させて、該選択された
走査方式に応じてピンフォールの径を制御する、ことを
特徴とする制御方法。
(付記2)さらに、前記ピンフォールの径の大きさに応
じてレーザ光強度を調節することを特徴とする付記1に
記載の制御方法。
(付記3)さらに、前記第2の走査方式を実行させるこ
とで観察試料の情報を得て、前記情報を基に観察者が決
定した合焦位置にフォーカスを合わせることを特徴とす
る付記1に記載の制御方法。In this state, if a command to start scanning the observation sample 108 is output from the operation panel 3 to the control unit 2, it becomes possible to perform scanning at the in-focus position expected by the observer.
The expected image is obtained. (Supplementary Note 1) The observation sample on the stage is scanned with a spot in which the laser light is narrowed down, and the light from the observation sample is condensed by the spot, and a pin fall is arranged at a position where the light is condensed. A control method used in a confocal laser scanning microscope for acquiring an observation image of the observation sample based on light passing through, wherein the observation sample is scanned in a certain direction with respect to the confocal laser scanning microscope. The first scanning method in which the X-axis scanning line is repeatedly scanned in parallel to the observation sample in the Y-axis direction orthogonal to the scanning line, and the X-axis scanning line is set at the maximum scanning speed in the scanning method. A control method characterized by selectively executing one of the second scanning methods of thinning out in the Y-axis direction and controlling the diameter of the pinfall according to the selected scanning method. . (Additional remark 2) Further, the control method according to additional remark 1, wherein the laser light intensity is adjusted according to the size of the diameter of the pin fall. (Additional remark 3) Further, the information of the observation sample is obtained by executing the second scanning method, and the focus is adjusted to the in-focus position determined by the observer based on the information. The described control method.
【0029】[0029]
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、観
察対象領域を素早く捉えることができて、取得した観察
画像も最適化して、さらにレーザ光による無駄な照射に
よる観察試料の退色も防ぐことができる。As described above, according to the present invention, the observation target area can be quickly captured, the acquired observation image is optimized, and the discoloration of the observation sample due to unnecessary irradiation with the laser light is also suppressed. Can be prevented.
【図1】第1、第2の実施形態における概略構成図であ
る。FIG. 1 is a schematic configuration diagram in first and second embodiments.
【図2】第1の実施形態におけるフローチャートであ
る。FIG. 2 is a flowchart in the first embodiment.
【図3】第1の実施形態で作成するI−Zグラフであ
る。FIG. 3 is an IZ graph created in the first embodiment.
【図4】第2の実施形態におけるフローチャートであ
る。FIG. 4 is a flowchart in the second embodiment.
【図5】第2の実施形態で作成するI−Zグラフであ
る。FIG. 5 is an IZ graph created in the second embodiment.
1 共焦点レーザ走査型顕微鏡本体 2 制御部 2a 変更量設定部 2b 計算・処理部 3 操作パネル 4 メモリ 5 画像モニタ 101 レーザ光源 102 ミラー 103 ダイクロイックミラー 104 走査ユニット 105 レボルバ 106 対物レンズ 107 ステージ 108 観察試料 109 レンズ 110 コンフォーカルアパーチャ 111 光検出器 112 ステージ位置検出器 1 Confocal laser scanning microscope body 2 control unit 2a Change amount setting section 2b Calculation and processing unit 3 Operation panel 4 memory 5 image monitor 101 laser light source 102 mirror 103 dichroic mirror 104 scanning unit 105 Revolver 106 Objective lens 107 stages 108 observation sample 109 lens 110 confocal aperture 111 Photodetector 112 Stage position detector
Claims (5)
んだスポットを走査させて、前記スポットによる前記観
察試料からの光を集光させて該集光位置にピンフォール
を配置して該ピンフォールを通過する光に基づいて前記
観察試料の観察画像を取得する共焦点レーザ走査型顕微
鏡装置であって、 前記観察試料の一定方向に走査させたX軸走査ラインを
該観察試料と平行して該走査ラインとは直行するY軸方
向に繰り返し走査させる第1の走査方式と、該走査方式
における走査速度を最大として前記X軸走査ラインをY
軸方向に対して間引く第2の走査方式の2つの観察画像
の取得手段と、 前記取得手段に前記第1および第2の走査方式のどちら
かを選択的に実行させ、該選択された走査方式に応じた
ピンフォールの径の調節を行なう制御手段と、 を有することを特徴とする共焦点レーザ走査型顕微鏡装
置。1. A spot on which a laser beam is narrowed is scanned on an observation sample on a stage, light from the observation sample by the spot is condensed, and a pin fall is arranged at the condensed position. A confocal laser scanning microscope apparatus for acquiring an observation image of the observation sample based on light passing through, wherein an X-axis scanning line scanned in a fixed direction of the observation sample is parallel to the observation sample. A scan line is repeatedly scanned in the Y-axis direction orthogonal to the scan line, and the X-axis scan line is set to Y with the maximum scan speed in the scan system.
Acquisition means for two observation images of the second scanning method thinned out in the axial direction, and the acquisition means to selectively execute either of the first and second scanning methods, and the selected scanning method A confocal laser scanning microscope apparatus, comprising: a control unit that adjusts the diameter of the pinfall according to the above.
さに応じてレーザ光強度を調節する機能を、 有することを特徴とした請求項1に記載の共焦点レーザ
走査型顕微鏡装置。2. The confocal laser scanning microscope apparatus according to claim 1, wherein the control means has a function of adjusting the laser light intensity according to the size of the diameter of the pin fall.
んだスポットを走査させて、前記スポットによる前記観
察試料からの光を集光させて該集光させる位置にピンフ
ォールを配置して該ピンフォールを通過する光に基づい
て前記観察試料の観察画像を取得する共焦点レーザ走査
型顕微鏡の制御装置に利用されるものであって、 前記共焦点レーザ走査型顕微鏡に対して前記観察試料の
一定方向に走査させたX軸走査ラインを該観察試料と平
行して該走査ラインとは直行するY軸方向に繰り返し走
査させる第1の走査方式と、該走査方式における走査速
度を最大として前記X軸走査ラインをY軸方向に対して
間引く第2の走査方式のどちらかを選択的に実行させ
て、 該選択された走査方式に応じてピンフォールの径の制御
を行なう、 ことを前記制御装置に行なわせるための制御プログラ
ム。3. An observation sample on a stage is made to scan a spot in which a laser beam is narrowed down, the light from the observation sample is condensed by the spot, and a pin fall is arranged at a position where the light is condensed. It is used for a control device of a confocal laser scanning microscope that acquires an observation image of the observation sample based on light passing through a fall, and the constant of the observation sample with respect to the confocal laser scanning microscope. A first scanning method in which an X-axis scanning line scanned in a direction is repeatedly scanned in a Y-axis direction parallel to the observation sample and orthogonal to the scanning line; and the X-axis with the maximum scanning speed in the scanning method. It is possible to selectively execute one of the second scanning methods in which the scanning lines are thinned out in the Y-axis direction, and control the diameter of the pinfall according to the selected scanning method. A control program for causing the control unit.
ーザ光強度を調節する、 ことを前記制御装置にさらに行なわせる請求項3に記載
の制御プログラム。4. The control program according to claim 3, further comprising the step of adjusting the laser light intensity according to the diameter of the pin fall.
察試料の情報を取得して、 前記情報を基に観察者が決定した合焦位置にフォーカス
を合わせる、 ことを前記制御装置にさらに行なわせる請求項3に記載
の制御プログラム。5. The control device further comprises: acquiring information of an observation sample by executing the second scanning method and focusing on a focus position determined by an observer based on the information. The control program according to claim 3, which is executed.
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