JP2003050354A - Scanning laser microscope - Google Patents

Scanning laser microscope

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JP2003050354A
JP2003050354A JP2001238107A JP2001238107A JP2003050354A JP 2003050354 A JP2003050354 A JP 2003050354A JP 2001238107 A JP2001238107 A JP 2001238107A JP 2001238107 A JP2001238107 A JP 2001238107A JP 2003050354 A JP2003050354 A JP 2003050354A
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JP
Japan
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scanning
laser
laser light
photoelectric conversion
light source
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Withdrawn
Application number
JP2001238107A
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Japanese (ja)
Inventor
Sukehito Arai
祐仁 荒井
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
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  • Microscoopes, Condenser (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a scanning laser microscope with which an irradiation range of a laser beam can capture an observation object in follow-up to a change in the observation object. SOLUTION: The scanning laser microscope which acquires images by two- dimensionally scanning the surface of a focal plane with at least two laser beams varying in wavelengths is furnished with optical systems (1, 2, 4, 6 and 7) constituted in such a manner that at least the two laser beams are aligned to the respective different positions and to the scanning direction of the two-dimensional scanning and are focused onto the focal plane, photoelectric conversion means (14) for detecting the signal light by the laser beams arranged at the head with respect to the scanning direction of at least the two laser beams and control means (18) for controlling the intensity of the laser beam exclusive of the laser beam arranged at the top in accordance with the output signal from the photoelectric conversion means (14).

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、走査型レーザ顕微
鏡に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a scanning laser microscope.

【0002】[0002]

【従来の技術】走査型レーザ顕微鏡では、生きた細胞や
組織等の試料を傷つけることなく、光学的にスライスし
て2次元断層像を得て、さらに複数の2次元断層像から
3次元画像を得ることも可能である。このような特徴を
生かし、走査型レーザ顕微鏡は、生理学や薬学、細胞生
物学等の分野では、細胞に対する刺激、例えば電気信号
や熱、薬品などの化学的な刺激に対する細胞内の化学
的、物理的反応・変化を、また形態学や発生学の分野で
は、細胞の構造・形状や、経時的に変形・移動する様子
を、詳細に観察・記録する機器として広く使用されてい
る。
2. Description of the Related Art A scanning laser microscope optically slices a sample such as a living cell or tissue to obtain a two-dimensional tomographic image, and further obtains a three-dimensional image from a plurality of two-dimensional tomographic images. It is also possible to obtain. Taking advantage of such characteristics, the scanning laser microscope is used in the fields of physiology, pharmacy, cell biology, etc. to stimulate the cells, for example, to stimulate chemical signals such as electric signals, heat, and chemicals. In the fields of morphology and embryology, it is widely used as a device for observing and recording the detailed structure and shape of cells and the state of deformation and migration over time.

【0003】生物試料を観察する走査型レーザ顕微鏡
は、試料に導入した蛍光試薬あるいは蛍光蛋白をレーザ
光で励起し、これにより発生した蛍光量を測定すること
で画像を作成する。この方法では、試料内に、発生する
蛍光の波長がそれぞれ異なる蛍光物質を複数導入するこ
とにより、細胞内の複数の器官・化学物質を観察するこ
とが可能になる。また、これら複数の蛍光物質を励起す
るために、複数波長の励起レーザ光が必要とされる。
A scanning laser microscope for observing a biological sample creates an image by exciting the fluorescent reagent or fluorescent protein introduced into the sample with laser light and measuring the amount of fluorescence generated thereby. In this method, it is possible to observe a plurality of organs / chemical substances in cells by introducing a plurality of fluorescent substances having different wavelengths of generated fluorescence into the sample. Moreover, in order to excite these plural fluorescent substances, excitation laser beams of plural wavelengths are required.

【0004】一方、試料では、蛍光物質からの蛍光量が
励起光の照射に伴って減少する、いわゆる退色現象が生
じる。このため、走査型レーザ顕微鏡には、不要な励起
光を遮断し、極力退色を防止する機構や方法が提案され
ている。
On the other hand, in the sample, a so-called fading phenomenon occurs in which the amount of fluorescence from the fluorescent substance decreases with the irradiation of the excitation light. For this reason, a scanning laser microscope has been proposed with a mechanism and method for blocking unnecessary excitation light and preventing discoloration as much as possible.

【0005】例えば、2次元あるいは3次元画像の経時
変化を観測する場合、画像の取得から次の画像取得まで
のインターバル時間内に、レーザ光が不要に試料に照射
されないよう、機械的に光路中にシャッタを挿入した
り、光学フィルタ、音響光学フィルタなどによりレーザ
光を減衰させたり、あるいは電気的にレーザ光源を遮断
する等の方法がとられている。
For example, when observing a temporal change of a two-dimensional or three-dimensional image, mechanically in the optical path so that the laser beam is not unnecessarily irradiated to the sample within the interval time from the image acquisition to the next image acquisition. There are methods such as inserting a shutter into the optical disc, attenuating the laser light with an optical filter, an acousto-optical filter, or the like, or electrically shutting off the laser light source.

【0006】さらに特開2000−35400号公報に
は、2次元走査を行なう間に、2次元平面内において、
レーザ光を照射・遮断・変調する方法が開示されてい
る。この方法によれば、レーザ光により2次元平面内を
走査する間に、各位置においてレーザ光の強度調整及び
波長の選択を、設定した手順に従って行なう。これによ
り、2次元面内の所望の部分にのみ、所望の波長・強度
のレーザ光が照射される。
Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-35400, while performing two-dimensional scanning, in a two-dimensional plane,
A method of irradiating, blocking, and modulating laser light is disclosed. According to this method, while scanning the two-dimensional plane with the laser beam, the intensity adjustment of the laser beam and the selection of the wavelength are performed at each position according to the set procedure. As a result, only the desired portion within the two-dimensional plane is irradiated with the laser light of the desired wavelength and intensity.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来の技術では、例えば観察対象である試料が細胞等で
あり、時間とともに移動・成長・変形するような場合、
レーザ光が照射されるよう設定された領域から試料が外
へはみ出したり、移動してしまうことがある。このよう
な場合、試料に対して観察を行なえなくなるという問題
がある。
However, in the above-mentioned conventional technique, for example, when the sample to be observed is a cell or the like, and it moves, grows, or deforms with time,
The sample may stick out or move out of a region set to be irradiated with laser light. In such a case, there is a problem that the sample cannot be observed.

【0008】本発明の目的は、観察対象の変化に追従し
てレーザ光の照射範囲が目的とした観察対象を捉えられ
る走査型レーザ顕微鏡を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a scanning laser microscope which can track a change in the observation target and capture the target observation target in the irradiation range of laser light.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】課題を解決し目的を達成
するために、本発明の走査型レーザ顕微鏡は以下の如く
構成されている。
In order to solve the problems and achieve the object, the scanning laser microscope of the present invention is constructed as follows.

【0010】(1)本発明の走査型レーザ顕微鏡は、波
長の異なる少なくとも二つのレーザ光を焦点面上で2次
元走査し、画像を取得する走査型レーザ顕微鏡であっ
て、前記少なくとも二つのレーザ光が、それぞれ異なる
位置かつ前記2次元走査の走査方向に整列して前記焦点
面上に集光されるよう構成した光学系と、前記少なくと
も二つのレーザ光のうち前記走査方向に対して先頭に配
置されたレーザ光による信号光を検出する光電変換手段
と、前記光電変換手段からの出力信号に基づき前記先頭
に配置されたレーザ光以外のレーザ光の強度を制御する
制御手段と、から構成されている。
(1) A scanning laser microscope according to the present invention is a scanning laser microscope which two-dimensionally scans at least two laser beams having different wavelengths on a focal plane to obtain an image. An optical system configured such that light is focused on the focal plane by aligning in different positions and in the scanning direction of the two-dimensional scanning, and at least one of the at least two laser beams is first in the scanning direction. A photoelectric conversion unit that detects the signal light of the arranged laser beam, and a control unit that controls the intensity of the laser beam other than the laser beam arranged at the head based on the output signal from the photoelectric conversion unit. ing.

【0011】(2)本発明の走査型レーザ顕微鏡は上記
(1)に記載の顕微鏡であり、かつ前記少なくとも二つ
のレーザ光が、主走査方向または副走査方向に整列して
いる。
(2) The scanning laser microscope of the present invention is the microscope according to the above (1), and the at least two laser beams are aligned in the main scanning direction or the sub scanning direction.

【0012】(3)本発明の走査型レーザ顕微鏡は上記
(1)または(2)に記載の顕微鏡であり、かつ前記制
御手段は、前記走査方向に対して先頭に配置されたレー
ザ光の走査位置を基に前記光電変換手段からの出力信号
を遮断するマスク手段を有する。
(3) The scanning laser microscope of the present invention is the microscope described in (1) or (2) above, and the control means scans the laser beam arranged at the head in the scanning direction. It has mask means for blocking the output signal from the photoelectric conversion means based on the position.

【0013】上記手段を講じた結果、それぞれ以下のよ
うな作用を奏する。
As a result of taking the above-mentioned means, the following effects are achieved.

【0014】(1)本発明の走査型レーザ顕微鏡によれ
ば、常に観察対象の位置を検出しながら、レーザ光の照
射範囲を設定できるようになり、観察対象が移動・成長
・変形した場合も、その変化に追従してレーザ光の照射
範囲が目的とした観察対象を捉えられるようになる。
(1) According to the scanning laser microscope of the present invention, the irradiation range of the laser beam can be set while always detecting the position of the observation target, and even when the observation target moves, grows or deforms. By following the change, the irradiation range of the laser light can catch the target observation object.

【0015】(2)本発明の走査型レーザ顕微鏡によれ
ば、波長の異なる少なくとも二つのレーザ光を副走査方
向に整列させることで、観察対象の位置検出をより正確
かつ柔軟に行なうことができる。
(2) According to the scanning laser microscope of the present invention, by arranging at least two laser beams having different wavelengths in the sub-scanning direction, the position of the observation object can be detected more accurately and flexibly. .

【0016】(3)本発明の走査型レーザ顕微鏡によれ
ば、観察対象の位置検出範囲を制限し、焦点面内に複数
の試料が散在する場合でも、正確に観察対象を検出でき
る。
(3) According to the scanning laser microscope of the present invention, the position detection range of the observation target is limited, and the observation target can be accurately detected even when a plurality of samples are scattered in the focal plane.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従い説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】(第1の実施の形態)図1は、本発明の第
1の実施の形態に係る走査型レーザ顕微鏡の光学系の構
成を示す図である。図1の光学系では、光源として、レ
ーザ光源1とレーザ光源2を使用している。レーザ光源
1は、目的の信号である試料11からの蛍光を得るた
め、例えば可視光域の波長(400〜650nm)を有
するレーザ光を発する。レーザ光源2は、試料11に導
入した蛍光物質(試薬)を励起しない、たとえば赤外域
の波長(650nm以上)を有するレーザ光を発する。
(First Embodiment) FIG. 1 is a view showing the arrangement of the optical system of a scanning laser microscope according to the first embodiment of the present invention. The optical system of FIG. 1 uses a laser light source 1 and a laser light source 2 as light sources. The laser light source 1 emits laser light having a wavelength (400 to 650 nm) in the visible light range, for example, in order to obtain fluorescence from the sample 11 which is a target signal. The laser light source 2 emits laser light having a wavelength in the infrared region (650 nm or more) that does not excite the fluorescent substance (reagent) introduced into the sample 11.

【0019】試料11に複数種の蛍光物質を導入し、こ
れを同時に励起して観察する場合は、複数のレーザ光源
を、各光軸を一致させて設置する必要がある。以下では
簡便のため、試料11に一種の蛍光物質を導入し、蛍光
を得るためのレーザ光源を一つのみとして説明する。
When a plurality of types of fluorescent substances are introduced into the sample 11 and they are excited at the same time for observation, it is necessary to install a plurality of laser light sources with their optical axes aligned. For the sake of simplicity, the following description will be made assuming that only one laser light source is used to obtain fluorescence by introducing one kind of fluorescent substance into the sample 11.

【0020】レーザ光源1及びレーザ光源2からの各レ
ーザ光は、それぞれ強度の調整、射出、遮断を制御する
光量調整部3,5を通過し、光軸合成光学系4,4、及
び励起光と試料からの蛍光とを分離するダイクロイック
ミラー6を介して、XYスキャナ7に導かれる。光量調
整部3,5として、複数の波長のレーザ光を同時に制御
できる例えば音響光学フィルタなどを用いる場合、これ
を光量調整部3’として図1に示す位置に一つだけ配置
すればよい。
The respective laser beams from the laser light source 1 and the laser light source 2 pass through the light amount adjusting sections 3 and 5 for controlling the adjustment, emission and blocking of the intensity, and the optical axis synthesizing optical systems 4 and 4 and the excitation light. And the fluorescence from the sample are guided to the XY scanner 7 via the dichroic mirror 6. If, for example, an acousto-optic filter capable of simultaneously controlling laser light of a plurality of wavelengths is used as the light quantity adjusting units 3 and 5, only one such light quantity adjusting unit 3 ′ may be arranged at the position shown in FIG.

【0021】XYスキャナ7で通過したレーザ光は、瞳
投影レンズ8、結像レンズ9、対物レンズ10を通過し
て、試料11上の焦点面にスポットを結ぶ。ここで図2
のように、レーザ光源1の光軸Aに対して、レーザ光源
2の光軸Bにわずかな角度Δθを持たせておく。する
と、図3のように、焦点面上ではレーザ光源1によるス
ポット20に対して、XYスキャナ7による主走査(X
軸)方向にΔdだけずれた位置にレーザ光源2によるス
ポット21が結ばれる。
The laser light passed by the XY scanner 7 passes through the pupil projection lens 8, the imaging lens 9 and the objective lens 10 to form a spot on the focal plane on the sample 11. Figure 2 here
As described above, the optical axis B of the laser light source 2 has a slight angle Δθ with respect to the optical axis A of the laser light source 1. Then, as shown in FIG. 3, on the focal plane, the main scan (X
A spot 21 is formed by the laser light source 2 at a position displaced by Δd in the (axis) direction.

【0022】レーザ光源1からのレーザ光の照射によ
り、試料11内の蛍光物質から発生した蛍光は、上記し
た光路を逆行し、ダイクロイックミラー6により励起レ
ーザ光と分離され、共焦点光学系15,16を介して光
電変換素子17に導かれる。
When the laser light from the laser light source 1 is irradiated, the fluorescent light generated from the fluorescent substance in the sample 11 goes backward in the above optical path and is separated from the excitation laser light by the dichroic mirror 6, and the confocal optical system 15, It is guided to the photoelectric conversion element 17 via 16.

【0023】一方、試料11を透過したレーザ光は、コ
ンデンサレンズ12、波長選択フィルタ13を介して、
光電変換素子14へ導かれる。ここでは、光電変換素子
14によりレーザ光源2からのレーザ光のみを検出する
ため、波長選択フィルタ13に、例えば赤外光のみを透
過するバンドパスフィルタまたはロングパスフィルタを
用いる。
On the other hand, the laser light transmitted through the sample 11 is passed through the condenser lens 12 and the wavelength selection filter 13,
It is guided to the photoelectric conversion element 14. Here, since only the laser light from the laser light source 2 is detected by the photoelectric conversion element 14, for example, a bandpass filter or a longpass filter that transmits only infrared light is used as the wavelength selection filter 13.

【0024】光電変換素子14で検出された信号は、試
料11を透過したレーザ光源2からのレーザ光の強度を
示し、この信号は信号処理回路18に送られる。信号処
理回路18では、光電変換素子14からの信号を基に、
試料11の状態を判断し、その結果に応じてレーザ光源
1の光量を調整するために、光量調整部3または3'を
制御する。
The signal detected by the photoelectric conversion element 14 indicates the intensity of the laser light from the laser light source 2 which has passed through the sample 11, and this signal is sent to the signal processing circuit 18. In the signal processing circuit 18, based on the signal from the photoelectric conversion element 14,
In order to judge the state of the sample 11 and adjust the light quantity of the laser light source 1 according to the result, the light quantity adjusting unit 3 or 3'is controlled.

【0025】次に、光電変換素子14から得られる信号
と走査の関係を説明する。光電変換素子14からの信号
は、レーザ光源2からのレーザ光の波長に対する試料1
1の透過率によって変化する。例えば、観察対象である
試料11の細胞がレーザ光源2のレーザ光に対してまっ
たく透過性がない、あるいは散乱が強く光電変換素子1
4に入射する光量が極端に減少する場合、2次元面内を
順次走査してきたレーザスポットが細胞の存在する位置
に至ると、図4に示すように光電変換素子14からの出
力信号41が変化する。
Next, the relationship between the signal obtained from the photoelectric conversion element 14 and scanning will be described. The signal from the photoelectric conversion element 14 is the sample 1 for the wavelength of the laser light from the laser light source 2.
It depends on the transmittance of 1. For example, the cells of the sample 11 to be observed have no transparency to the laser light of the laser light source 2 or are strongly scattered and the photoelectric conversion element 1
When the amount of light incident on 4 is extremely reduced, when the laser spot sequentially scanned in the two-dimensional plane reaches the position where cells are present, the output signal 41 from the photoelectric conversion element 14 changes as shown in FIG. To do.

【0026】信号処理回路18は、図4に411で示す
出力信号41の変化を検出し、信号41が所定の閾値4
2以下になった時点から次に信号41が閾値42以上に
上昇するまで、レーザ光源1のレーザ光を試料11に照
射し、蛍光を生じさせるよう光量調整部3(3’)を制
御する。出力信号41の変化の検出方法は、信号41に
閾値42を設け、これを下回ったあるいは上回った位置
を細胞の検出位置とする他、信号41の変化量に閾値を
設けるなどの方法が考えられる。この他の検出方法を用
いてもよい。
The signal processing circuit 18 detects a change in the output signal 41 indicated by 411 in FIG.
The laser light of the laser light source 1 is irradiated to the sample 11 until the signal 41 next rises to the threshold 42 or more from the time when it becomes 2 or less, and the light quantity adjusting unit 3 (3 ′) is controlled to generate fluorescence. As a method of detecting a change in the output signal 41, a method in which a threshold value 42 is provided in the signal 41 and a position below or above the threshold value is set as a cell detection position, and a threshold value is set in the amount of change in the signal 41 can be considered. . Other detection methods may be used.

【0027】ここで、光電変換素子14の出力信号41
が変化してから、実際にレーザ光源1からレーザ光が射
出するまでには、信号の伝達、信号処理手続き、及び制
御手続きに伴う処理時間、さらに光量調整部3(3’)
の動作時間を合計した有限の時間遅れΔtが生じる。図
4では、この時間遅れΔtを信号処理回路18から光量
調整部3(3’)への出力信号43に示している。
Here, the output signal 41 of the photoelectric conversion element 14
From the time when the laser light source 1 actually emits the laser light until the laser light is emitted from the laser light source 1, the processing time associated with the signal transmission, the signal processing procedure, and the control procedure, and the light quantity adjusting unit 3 (3 ′).
A finite time delay Δt, which is the total of the operation times of the above, occurs. In FIG. 4, this time delay Δt is shown in the output signal 43 from the signal processing circuit 18 to the light quantity adjusting unit 3 (3 ′).

【0028】一方、図3に示すように焦点面内で主走査
(X軸)方向にΔd[m]だけずれた二つのスポット2
0,21を、スキャンスピードv[m/s]で走査すると、
二つのスポット20,21が試料11のある同一の点1
9上を通過する際に、下式に示す時間差ΔTが発生す
る。
On the other hand, as shown in FIG. 3, two spots 2 displaced by Δd [m] in the main scanning (X axis) direction within the focal plane.
When 0 and 21 are scanned at scan speed v [m / s],
Two spots 20 and 21 are at the same point 1 on the sample 11
When passing over 9, the time difference ΔT shown in the following formula occurs.

【0029】ΔT=Δd/v[s] そこで、ΔT>Δtとなるように、上述した角度Δθを
持たせてスポット20の中心位置とスポット21の中心
位置との間にΔdのずれを設け、信号処理回路18内で
ΔT=Δtとなるように時間遅れを調節する。これによ
り、レーザ光源1からのレーザ光を、光電変換素子14
が検出した細胞の位置に一致させて照射させることが可
能になる。
ΔT = Δd / v [s] Therefore, the above-mentioned angle Δθ is provided so that ΔT> Δt, and a deviation of Δd is provided between the center position of the spot 20 and the center position of the spot 21. In the signal processing circuit 18, the time delay is adjusted so that ΔT = Δt. As a result, the laser light from the laser light source 1 is transferred to the photoelectric conversion element 14
It becomes possible to irradiate the cells in accordance with the position of the cells detected by.

【0030】一般に、生物細胞は無色透明であり、特定
の波長に対して大きな透過率変化は期待できず、透過率
変化によるコントラストは得にくい場合が多い。そこ
で、図1の光学系に図示しない微分干渉光学系を組み込
むことにより、透過率変化が少ない場合もコントラスト
の良く得られた信号により、観察対象である細胞の位置
を検出することが可能である。
In general, biological cells are colorless and transparent, and a large change in transmittance cannot be expected for a specific wavelength, and it is often difficult to obtain contrast due to a change in transmittance. Therefore, by incorporating a differential interference optical system (not shown) in the optical system of FIG. 1, it is possible to detect the position of a cell to be observed by a signal with good contrast even when the change in transmittance is small. .

【0031】このようにして得られた光電変換素子17
からの信号を、従来と同様の走査型レーザ顕微鏡の画像
として表示することで、目的とする細胞のみの共焦点蛍
光画像が得られることとなる。また、光電変換素子14
からの信号も、試料面上での各スポット間距離Δdを考
慮して画像化することが可能である。
The photoelectric conversion element 17 thus obtained
By displaying the signal from the image as an image of a scanning laser microscope similar to the conventional one, a confocal fluorescence image of only target cells can be obtained. In addition, the photoelectric conversion element 14
The signal from can also be imaged in consideration of the inter-spot distance Δd on the sample surface.

【0032】以上のような第1の実施の形態によれば、
蛍光を生じさせるレーザ光を観察対象の存在する位置に
のみ照射することが可能となり、不要な部位に対するレ
ーザ照射を抑えることが可能となる。さらに、常に観察
対象の位置を検出しながら、レーザ光の照射範囲を設定
できるようになり、観察対象が移動・成長・変形した場
合も、その変化に追従して、レーザ光の照射範囲が目的
とした観察対象を捉えられるようになる。
According to the first embodiment as described above,
It is possible to irradiate the laser light that causes the fluorescence only to the position where the observation target exists, and it is possible to suppress the laser irradiation to the unnecessary portion. Furthermore, it becomes possible to set the irradiation range of the laser light while always detecting the position of the observation target, and even if the observation target moves, grows, or deforms, the irradiation range of the laser light is aimed at by following the change. You will be able to capture the observation target.

【0033】本第1の実施の形態では、蛍光検出用の光
電変換素子17を一つのみ使用した例を説明したが、励
起用レーザ光源同様、蛍光検出用の光電変換素子を複数
設置しても、同様の効果を得ることができる。また、細
胞の位置検出を、透過光ではなく、試料からの反射光
や、細胞自体の自家蛍光、あるいは位置検出を目的とし
て導入した蛍光物質からの蛍光を検出することで行なう
ようにしてもよい。
In the first embodiment, an example in which only one photoelectric conversion element 17 for fluorescence detection is used has been described, but like the excitation laser light source, a plurality of photoelectric conversion elements for fluorescence detection are installed. Also, the same effect can be obtained. Further, the position of the cell may be detected by detecting not the transmitted light but the reflected light from the sample, the autofluorescence of the cell itself, or the fluorescence from the fluorescent substance introduced for the purpose of detecting the position. .

【0034】(第2の実施の形態)第1の実施の形態で
は、図5に示したように、レーザ光源2の光軸Bを、レ
ーザ光源1の光軸Aに対して、紙面に対して平行にΔθ
傾けることで、焦点面上でスポットを主走査方向にΔd
ずらしている。本第2の実施の形態では、光軸Bを紙面
に対して垂直方向にΔθ傾ける(図示しない)ことで、
図5のように副走査(Y軸)方向にΔdだけスポットを
ずらすことが可能となる。この状態で、主走査(X軸走
査)を行なうと、レーザ光源1によるスポット20の走
査線に対して、レーザ光源2によるスポット21はΔd
平行移動した線上を走査することになる。
(Second Embodiment) In the first embodiment, as shown in FIG. 5, the optical axis B of the laser light source 2 is relative to the optical axis A of the laser light source 1 with respect to the paper surface. Parallel to Δθ
By tilting it, the spot on the focal plane is Δd in the main scanning direction.
They are staggering. In the second embodiment, by tilting the optical axis B in the direction perpendicular to the paper surface by Δθ (not shown),
As shown in FIG. 5, it is possible to shift the spot by Δd in the sub-scanning (Y-axis) direction. When main scanning (X-axis scanning) is performed in this state, the spot 21 of the laser light source 2 is Δd to the scanning line of the spot 20 of the laser light source 1.
Scanning will be performed on the line that is translated.

【0035】ここで、Δdを副走査の間隔(走査線間
隔)と同一に設定しておけば、レーザ光源2のスポット
21による光電変換素子14の信号から、レーザ光源1
のスポット20が次に走査する線上の試料11の透過光
情報(ラインプロファイル)を得られることになる。こ
のラインプロファイルを元に、信号処理部18は、レー
ザ光源1の光量調整部3(3’)への制御方法を決定す
る。
Here, if Δd is set to be the same as the sub-scanning interval (scanning line interval), the laser light source 1 is detected from the signal of the photoelectric conversion element 14 by the spot 21 of the laser light source 2.
Thus, the transmitted light information (line profile) of the sample 11 on the line to be scanned next can be obtained from the spot 20 of. Based on this line profile, the signal processing unit 18 determines a control method for the light quantity adjusting unit 3 (3 ′) of the laser light source 1.

【0036】例えば、前記ラインプロファイルに対して
データ処理を行ない、例えば試料表面の塵によるノイズ
を除去したり、前記ラインプロファイルに対して、パタ
ーンマッチングを適応し、特定の信号パターンに合致す
る部位を抽出したり、抽出した範囲に対してレーザ光源
1の照射範囲を拡大・縮小するなどといった処理を行な
うことができる。
For example, data processing is performed on the line profile to remove noise due to dust on the surface of the sample, or pattern matching is applied to the line profile to find a portion that matches a specific signal pattern. It is possible to perform processing such as extraction or enlargement / reduction of the irradiation range of the laser light source 1 with respect to the extracted range.

【0037】以上のような第2の実施の形態によれば、
第1の実施の形態に対して、よりきめ細かく光量調整部
3(3')の制御を行なえるようになり、より正確かつ
柔軟に観察対象を検出することが可能となる。
According to the second embodiment as described above,
As compared with the first embodiment, the light quantity adjusting unit 3 (3 ′) can be controlled more finely, and the observation target can be detected more accurately and flexibly.

【0038】(第3の実施の形態)第1,第2の実施の
形態では、2次元走査面内に存在する細胞などをすべて
検出し、蛍光を生じさせるレーザ光源1を制御してい
る。これに対して、本第3の実施の形態では、2次元走
査面内に散在する細胞の中から、一部の細胞のみに注目
してレーザ光源1を制御する。
(Third Embodiment) In the first and second embodiments, the laser light source 1 for detecting all cells and the like existing in the two-dimensional scanning plane and generating fluorescence is controlled. On the other hand, in the third embodiment, the laser light source 1 is controlled by paying attention to only a part of the cells scattered in the two-dimensional scanning plane.

【0039】図6は、本発明の第3の実施の形態に係る
走査型レーザ顕微鏡の光学系の構成を示す図である。図
6において図1と同一な部分には同符号を付してある。
図6では、信号処理部18に、XYスキャナ7からの走
査位置情報22(レーザ光源2によるスポット21の走
査位置)と、2次元走査面に対応したマスク情報23と
を入力できるようにしている。
FIG. 6 is a view showing the arrangement of the optical system of a scanning laser microscope according to the third embodiment of the present invention. 6, the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.
In FIG. 6, the scanning position information 22 (scanning position of the spot 21 by the laser light source 2) from the XY scanner 7 and the mask information 23 corresponding to the two-dimensional scanning surface are input to the signal processing unit 18. .

【0040】マスク情報23は、信号処理部18から光
量調整部3(3')への出力を有効とする、2次元走査
面内の範囲を示す情報である。このマスク情報23は、
例えば観察対象の細胞をかたどった範囲を示しており、
観察者が観察対象に応じて任意に設定可能である。信号
処理部18は、入力した走査位置情報22の示す走査位
置がマスク情報23の有効範囲外である場合、光電変換
素子14からの出力信号を遮断する。また信号処理部1
8は、前記走査位置がマスク情報23の有効範囲内であ
る場合、光電変換素子14からの出力信号41に基づい
た光量調整用出力信号43を光量調整部3(3')へ出
力する。
The mask information 23 is information indicating the range within the two-dimensional scanning plane where the output from the signal processing unit 18 to the light quantity adjusting unit 3 (3 ') is valid. This mask information 23 is
For example, it shows the range of the observed cells.
It can be arbitrarily set by the observer according to the observation target. When the scanning position indicated by the input scanning position information 22 is outside the effective range of the mask information 23, the signal processing unit 18 shuts off the output signal from the photoelectric conversion element 14. Also, the signal processing unit 1
When the scanning position is within the effective range of the mask information 23, 8 outputs a light amount adjusting output signal 43 based on the output signal 41 from the photoelectric conversion element 14 to the light amount adjusting unit 3 (3 ′).

【0041】これにより、例えば2次元走査面内に細胞
が散在している場合、一部の細胞のみに注目して、レー
ザ光源1からのレーザ光の照射を行なえるようになる。
Thus, for example, when the cells are scattered in the two-dimensional scanning plane, the laser light from the laser light source 1 can be radiated by paying attention to only a part of the cells.

【0042】なお、本発明は上記各実施の形態のみに限
定されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施で
きる。
The present invention is not limited to the above-mentioned respective embodiments, and can be carried out by appropriately modifying it within the scope of the invention.

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明の目的は、観察対象が移動・成長
・変形した場合も、その変化に追従してレーザ光の照射
範囲が目的とした観察対象を捉えられる走査型レーザ顕
微鏡を提供できる。
Industrial Applicability The object of the present invention is to provide a scanning laser microscope capable of catching a target observation object in the irradiation range of laser light by following the change even when the observation object moves, grows or deforms. .

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

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る走査型レーザ
顕微鏡の光学系の構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical system of a scanning laser microscope according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態に係る走査型レーザ
顕微鏡の光学系の一部構成を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a partial configuration of an optical system of the scanning laser microscope according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施の形態に係る走査型レーザ
顕微鏡の二つのレーザ光源によるスポットの位置関係を
示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a positional relationship of spots by two laser light sources of the scanning laser microscope according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施の形態に係る光電変換素子
からの出力信号と光量調整部への出力信号を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing an output signal from the photoelectric conversion element and an output signal to a light quantity adjusting unit according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施の形態に係る走査型レーザ
顕微鏡の二つのレーザ光源によるスポットの位置関係を
示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a positional relationship of spots by two laser light sources of the scanning laser microscope according to the second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3の実施の形態に係る走査型レーザ
顕微鏡の光学系の構成を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an optical system of a scanning laser microscope according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…レーザ光源 2…レーザ光源 3,3’…光量調整部 4…光軸合成光学系 5…光量調整部 6…ダイクロイックミラー 7…XYスキャナ 8…瞳投影レンズ 9…結像レンズ 10…対物レンズ 11…試料 12…コンデンサレンズ 13…波長選択フィルタ 14…光電変換素子 15,16…共焦点光学系 17…光電変換素子 18…信号処理回路 23…マスク情報 1 ... Laser light source 2 ... Laser light source 3, 3 '... Light intensity adjustment unit 4. Optical axis synthesizing optical system 5: Light intensity adjustment unit 6 ... Dichroic mirror 7 ... XY scanner 8 ... Pupil projection lens 9 ... Imaging lens 10 ... Objective lens 11 ... Sample 12 ... Condenser lens 13 ... Wavelength selection filter 14 ... Photoelectric conversion element 15, 16 ... Confocal optical system 17 ... Photoelectric conversion element 18 ... Signal processing circuit 23 ... Mask information

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】波長の異なる少なくとも二つのレーザ光を
焦点面上で2次元走査し、画像を取得する走査型レーザ
顕微鏡であって、 前記少なくとも二つのレーザ光が、それぞれ異なる位置
かつ前記2次元走査の走査方向に整列して前記焦点面上
に集光されるよう構成した光学系と、 前記少なくとも二つのレーザ光のうち前記走査方向に対
して先頭に配置されたレーザ光による信号光を検出する
光電変換手段と、 前記光電変換手段からの出力信号に基づき前記先頭に配
置されたレーザ光以外のレーザ光の強度を制御する制御
手段と、 を具備したことを特徴とする走査型レーザ顕微鏡。
1. A scanning laser microscope that two-dimensionally scans at least two laser beams having different wavelengths on a focal plane to obtain an image, wherein the at least two laser beams are at different positions and at the two-dimensional positions. An optical system configured to be aligned in the scanning direction of scanning so as to be focused on the focal plane, and a signal light from the laser light arranged at the head of the at least two laser lights in the scanning direction is detected. And a control unit for controlling the intensity of laser light other than the laser light arranged at the head based on an output signal from the photoelectric conversion unit.
【請求項2】前記少なくとも二つのレーザ光が、主走査
方向または副走査方向に整列していることを特徴とする
請求項1に記載の走査型レーザ顕微鏡。
2. The scanning laser microscope according to claim 1, wherein the at least two laser beams are aligned in the main scanning direction or the sub scanning direction.
【請求項3】前記制御手段は、前記走査方向に対して先
頭に配置されたレーザ光の走査位置を基に前記光電変換
手段からの出力信号を遮断するマスク手段を有すること
を特徴とする請求項1または2に記載の走査型レーザ顕
微鏡。
3. The control means includes mask means for blocking an output signal from the photoelectric conversion means based on a scanning position of a laser beam arranged at the head in the scanning direction. Item 3. A scanning laser microscope according to Item 1 or 2.
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