JP2004138819A - Confocal fluorescence microscope - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生物標本の蛍光を拡大して観察する蛍光顕微鏡に関し、特に、蛍光標本の3次元構造や高コントラスト観察を行う蛍光共焦点顕微鏡に関する。
【0002】
【従来の技術】
最近、遺伝子研究は、ますます盛んになっており、この遺伝子研究における遺伝子分析などには、蛍光観察が用いられている。
【0003】
このような蛍光観察において、蛍光をコントラストよく観察するものとして、共焦点法のセクショニング効果を利用した蛍光共焦点顕微鏡が知られている。
【0004】
この蛍光共焦点顕微鏡には、多数の微小開口を持つパターンをディスクに形成し、このディスクを回転させて走査することにより共焦点像を得るディスクスキャンタイプの共焦点顕微鏡が用いられている。また、ディスクのうち最も良く用いられているものとして、ピンホールパターンを用いた周知のNipkowディスクがある。
【0005】
図6は、Nipkowディスクを使用した蛍光共焦点顕微鏡の一例を示すもので、水銀光源等の光源1から出射される光の光路上にコンデンサーレンズ2、ダイクロックミラー3が配置されている。ダイクロックミラー3は、蛍光を励起する波長を反射し、蛍光波長は透過するようになっている。このダイクロックミラー3の反射光路上にNipkowディスク4、第1の結像レンズ5、対物レンズ6を介して試料7が配置されている。
【0006】
ここで、Nipkowディスク4は、図7に示すようにピンホール4aの配置が螺旋状になっているとともに、各ピンホール4a間の距離は、ピンホール4aの直径の10倍程度になっている。また、Nipkowディスク4は、回転軸8を介して図示しないモータの軸に連結され、一定の回転速度で回転するようになっている。
【0007】
ダイクロックミラー3の試料7に対する透過光路上には、第2の結像レンズ9を介してCCDカメラ10が配置されている。このCCDカメラ10の画像出力端子には、モニター11に接続され、CCDカメラ10で撮像された画像を表示するようになっている。
【0008】
このような構成において、光源1から出射された光は、コンデンサーレンズ2を通って、ダイクロックミラー3で励起光となる短い波長のみが反射され、一定の速度で回転するNipkowディスク4に入射され、このNipkowディスク4のピンホール4aを通過した光が第1の結像レンズ5を通り、対物レンズ6によって結像され、試料7に入射する。
【0009】
試料7では、入射した励起光により蛍光が発生する。試料7からの蛍光は、対物レンズ6を介し、第1の結像レンズ5によりNipkowディスク4上に試料像を投影する。投影された試料像のうち焦点の合っている部分はピンホール4aを通過し、さらにダイクロックミラー3で蛍光である長い波長が第2の結像レンズ9の方向に透過してこの第2の結像レンズ9を介してCCDカメラ10で撮像される。このCCDカメラ10で撮像された共焦点画像は、モニター11に表示される。この場合、図示しないが、第2の結像レンズ9とCCDカメラ10の代わりに接眼レンズで目視観察してもよい。
【0010】
このような蛍光共焦点顕微鏡によれば、Nipkowディスク4のピンホール4aを通過する焦点が合っている像のみが観察できるため、焦点を上下(Z方向)に移動させて観察することで、試料7の高さ毎の画像いわゆるセクショニング像を観察することができる。
【0011】
ところが、このようなNipkowディスク4を用いた共焦点顕微鏡で蛍光観察を行う場合、Nipkowディスク4のピンホール4aの総面積は、ディスク全体の1/100程度であり、光源1からの光のほとんどは、ディスクを通過しないため、非常に暗い画像が観察される。このことは、特に、蛍光は、励起光に対して1/100000以下と非常に微弱であるため、Nipkowディスク4を使用した共焦点顕微鏡では、質の高い蛍光観察が非常に難しくなる。
【0012】
そこで、従来、ディスク走査型で、より明るい蛍光観察を可能としたものとして、特開2000−206412号公報に開示されるマイクロレンズアレイを使ったディスク走査型の顕微鏡が考えられている。
【0013】
図8は、このようなマイクロレンズを備えたディスク走査型顕微鏡の概略構成を示すものである。この場合、マイクロレンズを多数備えたマイクロレンズ板12と、このマイクロレンズ板12のマイクロレンズと同一位置に配置されるピンホールを有するピンホール板13が設けられ、レーザ光源から出射されたレーザ光14がマイクロレンズ板12のマイクロレンズを介してピンホール板13のピンホールで焦点を結ぶようになっている。ここでのピンホール板13のピンホールは、上述したNipkowディスク4と同様で、図7に示すようになっている。また、マイクロレンズ板12とピンホール板13は、回転軸15を介して図示しないモータの軸に連結され、一定の回転速度で矢印の様に回転するようになっている。
【0014】
これらマイクロレンズ板12とピンホール板13の間にはダイクロックミラー16が配置されている。このダイクロックミラー16は、レーザー光の波長を透過し、蛍光波長は反射するようになっている。このダイクロックミラー16の透過光路上に対物レンズ17を介して試料18が配置されている。また、ダイクロックミラー16の反射光路上には、接眼レンズ19を介してCCDカメラ20が配置されている。
【0015】
このような構成において、レーザ光源から出射されたレーザ光14は、マイクロレンズ板12に入射し、マイクロレンズ板12にある、それぞれのマイクロレンズを通り、ダイクロックミラー16を通過し、ピンホール板13のそれぞれのピンホールに集光される。ピンホール板13のピンホールを通過した光は、対物レンズ17によって結像され、試料18に入射する。
【0016】
この状態で、マイクロレンズ板12とピンホール板13は、回転軸15の回転により、回転軸15の周りを回転することで走査を行う。
【0017】
試料18では入射した励起光により蛍光が発生する。試料18からの蛍光は、対物レンズ17を介し、ピンホール板13上に試料像を投影する。投影された試料像のうち焦点の合っている部分は、ピンホールを通過し、さらにダイクロックミラー16で蛍光である長い波長が接眼レンズ19の方向に反射して、接眼レンズ19を介してCCDカメラ20で撮像される。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような構成によっても、共焦点観察のためのピンホール板13の他、蛍光観察のためのダイクロックミラー16とともに、図示しないが励起フィルタ、吸収フィルタが必要であり、このため、上述したように試料18から発せられる非常に微弱な蛍光が、これらピンホール板13、ダイクロックミラー16および吸収フィルタを通過すると、これらの通過により発生する光量ロスによってさらに減衰してしまうため、明るい蛍光画像を得るのが難しく、依然として質の高い蛍光観察を行うことができないという問題があった。
【0019】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、明るい蛍光像を確保でき、質の高い蛍光観察を実現できる蛍光共焦点顕微鏡を提供することを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、光源と、光透過部と光遮断部を有する第1のパターン領域および第2のパターン領域を形成し、前記第1のパターン領域の光透過部は、前記光源の光から選択される蛍光を励起する光の波長を透過する特性を有し、前記第2のパターン領域の光透過部は、蛍光の波長を透過する特性を有するパターン領域形成手段と、前記光源からの光を前記第1のパターンの光透過部に入射させるとともに、該光透過部を透過した光を試料に照射させる第1の光学手段と、前記第1のパターンの光透過部を透過した光を前記試料に対して走査する走査手段と、前記照射された光により前記試料より発生する蛍光を前記第2のパターン領域の光透過部に結像させる第2の光学手段とを具備したことを特徴としている。
【0021】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記パターン領域形成手段は、円板状のディスクからなり、前記走査手段は前記ディスクを回転させる回転手段からなることを特徴としている。
【0022】
請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、前記パターン領域形成手段の前記第1および第2のパターン領域の位置情報を検出する位置検出手段と、前記第2のパターン領域の光透過部を透過した蛍光を結像する第3の光学手段と、前記位置検出手段により検出される前記第1および第2のパターン領域の位置情報に同期して前記第3の光学手段により結像された蛍光像を撮像する撮像手段とをさらに有することを特徴としている。
【0023】
請求項4記載の発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載の発明において、前記第1および第2のパターン領域は、光を透過するスリット状の光透過部を等間隔に配置したことを特徴としている。
【0024】
請求項5記載の発明は、請求項2乃至3のいずれかに記載の発明において、前記第1および第2のパターン領域は、前記円板状ディスクの回転軸に対して対称なパターンからなっていることを特徴としている。
【0025】
この結果、本発明によれば、光源からの光は、蛍光を励起する光の波長を透過する特性を有する第1のパターン領域の光透過部を通って試料に入射し、試料より発する蛍光は、蛍光の波長を透過する特性を有する第2のパターン領域光透過部を通り共焦点像が得られるようになるので、従来、必須の励起フィルター、蛍光フィルターのそれぞれの機能を、共通のパターン領域形成手段(ディスク)に持たせることができ、これら励起フィルターおよび蛍光フィルターを省略することができる。
【0026】
【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。
【0027】
図1は、本発明の一実施の形態が適用される共焦点顕微鏡の概略構成を示している。
【0028】
この場合、水銀光源等の光源21から出射される光の光路上には、コリメータレンズ22、パターン領域形成手段として円板状の回転ディスク23、複数のレンズからなるリレーレンズ24およびミラー25が配置されている。
【0029】
ミラー25の反射光路上には、第1の結像レンズ26およびダイクロックミラー27が配置され、さらに、ダイクロックミラー27の反射光路上には、対物レンズ28を介して試料29が配置されている。
【0030】
この場合、コリメータレンズ22、リレーレンズ24、ミラー25、第1の結像レンズ26およびダイクロックミラー27は、第1の光学系を構成している。
【0031】
ダイクロックミラー27の透過光路上には、第2の光学系を構成する第2の結像レンズ30、回転ディスク23が配置され、さらに、第3の光学系を構成する第3の結像レンズ31および撮像手段としてCCDカメラ32が配置されている。この場合、回転ディスク23のダイクロックミラー27の透過光路上の位置は、回転ディスク23の光源側の光路上の位置と回転軸に対して対称な位置である。
【0032】
また、回転ディスク23は、走査手段を構成する回転手段として回転軸23aを介してモータ34の軸に連結され、一定の回転速度で回転されるようになっている。
【0033】
CCDカメラ32前面の第3の結像レンズ31との間の光路上には、CCDカメラ32への光をON/OFFするシャッター33が配置されている。
【0034】
回転ディスク23の外周部には、パターン領域231および232の位置情報を検出する位置検出手段としてセンサー35が配置されている。このセンサー35は、回転ディスク23の後述するマーカー235を読み取ることによりパターン領域231および232の位置情報を検出するようにしている。
【0035】
センサー35には、シャッター制御部36が接続されている。このシャッター制御部36は、センサー35の出力(マーカー235の有無)によってシャッター33をON/OFF制御するようにしている。
【0036】
図2(a)は回転ディスク23の概略構成を示すもので、スリット状の光透過部を等間隔に配置したパターン領域231と232と、これらパターン領域231と232を区分する扇型の遮光領域233、234が形成されている。この場合、これらパターン領域231と232は、回転ディスク23の中心、つまり回転軸23aに対して対称なパターンからなっている。また、回転ディスク23は、周縁部の円周方向に沿って半周にわたって光を遮蔽するマーカー235が形成されている。
【0037】
パターン領域231、232は、それぞれ同図(b)の拡大図に示すように、特定の波長の光が通過するスリット状の光透過部236と光を遮蔽する光遮蔽部237が交互に並んで配置されている。この場合、光透過部236の幅寸法と光遮蔽部237の幅寸法との比は、例えば、1:9に設定されている。また、光が通過するスリット状の光透過部236の幅Wは、ピンホールの場合と同じく、サンプル像がディスクに投影される倍率をM、光の波長をλ、対物レンズの開口率をNAとすると
W=kλM/NA
となる関係を満たすようになっている、なお、kは係数で、k=1程度が良く使われる。
【0038】
また、これらパターン領域231、232は、それぞれの光透過部236を透過する波長が異なっており、パターン領域231では、図3(a)に示すように光源1の光から選択される蛍光を励起する光の波長を透過し、その他の波長(蛍光の波長Aを含む)を遮断するような特性を有し、また、パターン領域232では、図3(c)に示すように試料29からの蛍光の波長Aを透過し、その他の波長(蛍光を励起する光の波長)を遮断するような特性を有している。
【0039】
ダイクロックミラー27は、図3(b)に示すように回転ディスク23のパターン領域231を透過した蛍光を励起する光の波長の光を反射し、同図(c)に示すように試料29からの蛍光の波長Aを透過するような特性になっている。
【0040】
なお、これらの波長特性は、使用する蛍光色素で異なっており、例えば、FITCを観察する場合は、励起最大波長が490nm、蛍光最大波長が520nmであるから、回転ディスク23のパターン領域231のスリット状の光透過部236を透過しダイクロックミラー27を反射する波長は、460〜490nmが用いられ、ダイクロックミラー27を透過し、さらに回転ディスク23のパターン領域232のスリット状の光透過部236を透過する波長は、510nmが用いられる。
【0041】
次に、このように構成された実施の形態の作用について説明する。
【0042】
まず、モータ34を駆動して回転ディスク23を一定速度で回転させる。
【0043】
この状態で、光源21から出射された光は、コリメータレンズ22を通って、回転ディスク23に入射する。
【0044】
いま、回転ディスク23のパターン領域231に光が入射すると、このパターン領域231のスリット状の光透過部236により、図3(a)のように光源21からの光から蛍光を励起する波長の光が選択的に透過され、その他の波長は遮断される。
【0045】
波長選択された光源21からの光は、リレーレンズ24を通りミラー25で直角に反射して、第1の結像レンズ26を通ってダイクロックミラー27に入射する。
【0046】
この場合、ダイクロックミラー27は、図3(b)に示すように回転ディスク23のパターン領域231を透過した蛍光を励起する光の波長の光を反射し、同図(c)に示すように試料29からの蛍光の波長Aを透過するような特性を有しているので、第1の結像レンズ26を通って入射される蛍光を励起する光、つまり励起光は反射し、対物レンズ28によって結像され、試料29に入射する。
【0047】
試料29では、入射された励起光により蛍光を発生する。この試料29からの蛍光は、対物レンズ28を通り、今度はダイクロックミラー27を透過し、第2の結像レンズ30を介して回転ディスク23上のパターン領域232に試料29の像を結像する。
【0048】
パターン領域232は、図3(c)に示すように試料29からの蛍光の波長Aを透過し、その他の波長(蛍光を励起する光の波長)を遮断するような特性を有している。これにより、仮に、試料29で反射散乱された励起光の一部がダイクロックミラー27を透過してパターン領域232に入射しても、これら入射光は遮断され、焦点の合っている蛍光波長Aの成分のみが、スリット状の光透過部236を通過し、第3の結像レンズ31を介してCCDカメラ32に試料29の蛍光像として結像される。
【0049】
この状態から、回転ディスク23が回転して、パターン領域232が光源21の光路上に、パターン領域231がCCDカメラ32の撮影光路上にそれぞれ位置すると、回転ディスク23のパターン領域232を透過するのは、光源21からの光のうち図3(c)のような蛍光波長のみであるため、このとき試料29へ入射する光の波長では蛍光を励起することはできない。
【0050】
そして、さらに回転ディスク23が回転して、パターン領域231が光源21の光路上に、パターン領域232がCCDカメラ32の撮影光路上にそれぞれ位置するようになると、上述したと同様にして、光源21からの光のうち蛍光を励起する光の波長がパターン領域231を透過して試料29の蛍光を励起し、この試料29からの蛍光の波長がパターン領域232を透過し、CCDカメラ32により撮像される。
【0051】
このような状態は、回転ディスク23の周縁部の円周方向に沿って半周にわたって設けられたマーカー235とセンサー35との位置関係により検出される。つまり、センサー35は、図4(a)に示すように、パターン領域231が光源21の光路上に、パターン領域232がCCDカメラ32の撮影光路上にそれぞれ位置している状態では、マーカー235による光の遮蔽によりOFF信号を出力し、パターン領域232が光源21の光路上に、パターン領域231がCCDカメラ32の撮影光路上にそれぞれ位置している状態では、マーカー235による光の遮蔽が解かれON信号を出力する。
【0052】
シャッター制御部36は、図4(b)に示すように、センサー35からの出力信号を受け取ると、信号レベルを反転し、CCDカメラ32前面に位置されるシャッター33に対し、パターン領域231が光源21の光路上に、パターン領域232がCCDカメラ32の撮影光路上にそれぞれ位置している状態では、シャッター開放を指示するOPEN信号を出力し、パターン領域232が光源21の光路上に、パターン領域231がCCDカメラ32の撮影光路上にそれぞれ位置している状態では、シャッター閉成を指示するCLOSE信号を出力する。
【0053】
これにより、CCDカメラ32前面に位置されるシャッター33に対しシャッター制御部36よりシャッター開放を指示するOPEN信号が与えられている期間、つまり、光源21からの光路上に回転ディスク23のパターン領域231が、CCDカメラ32の撮影光路上にパターン領域232がそれぞれ位置するときのみ、光源21からの光のうち蛍光を励起する光の波長がパターン領域231を透過して試料29の蛍光を励起し、試料29からの蛍光の波長がパターン領域232を透過し、CCDカメラ32により撮像され、試料29の蛍光画像が得られることになる。
【0054】
従って、このようにすれば、従来の蛍光顕微鏡で必須の励起フィルター、蛍光フィルターのそれぞれの機能を、回転ディスク23に形成されたスリット状の光透過部を等間隔に配置したパターン領域231および232に持たせるようにしたので、これら励起フィルターおよび蛍光フィルターを省略することができる。これにより、これらフィルターを通過することにより発生していた光量ロスを無くすことができるので、常に明るい蛍光画像を得ることができ、質の高い蛍光観察を行うことができる。
【0055】
なお、上述した実施の形態では、回転ディスク23のパターン領域231、232での光透過部236の幅寸法と光遮蔽部237の幅寸法との比を、例えば、1:9に設定しているが、この比はもっと小さくても大きくてもよい。例えば、非常に暗い蛍光の場合は、非合焦成分が増えるが1:3程度に設定すると、蛍光像は明るくなる。また、非常に明るい蛍光の場合は、1:20や1:50にすると、非合焦成分がほとんどなくなり、焦点の合った像のみのセクショニング画像が得られるが、この場合の蛍光像は暗くなる。
【0056】
上述した実施の形態では、回転ディスク23のパターン領域231、232では、スリット状の光透過部を等間隔に配置したものを述べたが、ピンホールを形成した上述のNipkowディスクに応用することもできる。この場合、図5に示すようにピンホールパターンを形成した2つの扇型の領域501、502を遮光領域503、504を介して配置し、このうち領域501のピンホール部分は、図2に示したパターン領域231のスリット状の光透過部と同様に光源からの光のうち励起光の波長を透過するようにし、また、領域502のピンホールは、図2に示したパターン領域232のスリット状の光透過部と同様に試料からの蛍光の波長を透過するようにすれば、上述したと同じようにして使用することができる。
【0057】
その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。
【0058】
さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【0059】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、常に明るい蛍光像を確保でき、質の高い蛍光観察を実現できる蛍光共焦点顕微鏡を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態が適用される共焦点顕微鏡の概略構成を示す図。
【図2】一実施の形態に用いられる回転ディスクの概略構成を示す図。
【図3】一実施の形態に用いられる回転ディスクのパターン領域およびダイクロックミラーの特性を示す図。
【図4】一実施の形態に用いられるセンサーおよびシャッター制御部の動作を説明するための図。
【図5】一実施の形態に用いられる他の回転ディスクの概略構成を示す図。
【図6】従来の共焦点顕微鏡の概略構成を示す図。
【図7】従来の共焦点顕微鏡に用いられるNipkowディスクの概略構成を示す図。
【図8】従来のマイクロレンズを備えたディスク走査型顕微鏡の概略構成を示す図。
【符号の説明】
21…光源
22…コリメータレンズ
23…回転ディスク
23a…回転軸
231.232…パターン領域
233.234…遮光領域
235…マーカー
236…光透過部
237…光遮蔽部
24…リレーレンズ
25…ミラー
26…第1の結像レンズ
27…ダイクロックミラー
28…対物レンズ
29…試料
30…第2の結像レンズ
31…第3の結像レンズ
32…CCDカメラ
33…シャッター
34…モータ
35…センサー
36…シャッター制御部
231…パターン領域
231.232…パターン領域
232…パターン領域
233.234…遮光領域
235…マーカー
236…光透過部
237…光遮蔽部
501.502…領域
503.504…遮光領域[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fluorescence microscope for observing a fluorescence of a biological specimen by enlarging the fluorescence, and more particularly to a fluorescence confocal microscope for observing a three-dimensional structure and a high contrast of the fluorescence specimen.
[0002]
[Prior art]
Recently, genetic research has become increasingly popular, and fluorescence observation has been used for genetic analysis and the like in this genetic research.
[0003]
In such fluorescence observation, a fluorescence confocal microscope using a sectioning effect of a confocal method has been known as one that observes fluorescence with good contrast.
[0004]
As the fluorescent confocal microscope, a disk scan type confocal microscope is used in which a pattern having a large number of minute apertures is formed on a disk, and the disk is rotated and scanned to obtain a confocal image. Also, a well-known Nipkow disk using a pinhole pattern is the most frequently used disk.
[0005]
FIG. 6 shows an example of a fluorescence confocal microscope using a Nippow disk, in which a
[0006]
Here, the Nippow disk 4 has a spiral arrangement of the
[0007]
A CCD camera 10 is arranged on a transmission optical path of the dichroic mirror 3 with respect to the sample 7 via a
[0008]
In such a configuration, light emitted from the
[0009]
In the sample 7, fluorescence is generated by the incident excitation light. The fluorescence from the sample 7 is projected through the objective lens 6 by the first imaging lens 5 onto the Nippow disk 4. The focused portion of the projected sample image passes through the
[0010]
According to such a fluorescence confocal microscope, since only an in-focus image passing through the
[0011]
However, when performing fluorescence observation with a confocal microscope using such a Nipkow disk 4, the total area of the
[0012]
Therefore, conventionally, a disk scanning type microscope using a microlens array disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-206412 has been considered as a disk scanning type that enables brighter fluorescence observation.
[0013]
FIG. 8 shows a schematic configuration of a disk scanning microscope provided with such a microlens. In this case, a microlens plate 12 having a large number of microlenses and a
[0014]
A dichroic mirror 16 is arranged between the microlens plate 12 and the
[0015]
In such a configuration, the laser light 14 emitted from the laser light source enters the microlens plate 12, passes through the respective microlenses on the microlens plate 12, passes through the dichroic mirror 16, and passes through the pinhole plate. The light is focused on each of the 13 pinholes. The light passing through the pinhole of the
[0016]
In this state, the microlens plate 12 and the
[0017]
In the sample 18, fluorescence is generated by the incident excitation light. The fluorescence from the sample 18 projects an image of the sample on the
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
However, even with such a configuration, in addition to the
[0019]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a fluorescence confocal microscope capable of securing a bright fluorescent image and realizing high-quality fluorescence observation.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a light source, a first pattern region and a second pattern region having a light transmitting portion and a light blocking portion are formed, and the light transmitting portion of the first pattern region is formed of the light source. The second pattern region has a characteristic of transmitting light of a wavelength selected to excite fluorescence selected from light, and the light transmitting portion of the second pattern region includes a pattern region forming unit having a characteristic of transmitting the wavelength of fluorescence, and a light source. A first optical means for irradiating the sample with the light transmitted through the light transmitting portion of the first pattern and irradiating the sample with the light transmitted through the light transmitting portion; and a light transmitted through the light transmitting portion of the first pattern. Scanning means for scanning the sample with light, and second optical means for forming an image of fluorescence generated from the sample by the irradiated light on a light transmitting portion of the second pattern area. Features.
[0021]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the pattern area forming means comprises a disk-shaped disk, and the scanning means comprises rotating means for rotating the disk.
[0022]
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the position detection means for detecting the position information of the first and second pattern areas of the pattern area forming means, and the light of the second pattern area. A third optical unit that forms an image of the fluorescence transmitted through the transmission unit, and an image formed by the third optical unit in synchronization with position information of the first and second pattern areas detected by the position detection unit And an imaging unit that captures the obtained fluorescence image.
[0023]
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the first and second pattern regions have slit-shaped light transmitting portions that transmit light arranged at equal intervals. It is characterized by.
[0024]
According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the first and second pattern regions are formed of a pattern symmetrical with respect to a rotation axis of the disc. It is characterized by having.
[0025]
As a result, according to the present invention, the light from the light source is incident on the sample through the light transmission portion of the first pattern region having the property of transmitting the wavelength of the light that excites the fluorescence, and the fluorescence emitted from the sample is Since a confocal image can be obtained through the second pattern area light transmitting portion having the property of transmitting the wavelength of the fluorescent light, the functions of the excitation filter and the fluorescent filter, which are indispensable conventionally, are assigned to the common pattern area. The formation means (disk) can be provided, and the excitation filter and the fluorescence filter can be omitted.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0027]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a confocal microscope to which an embodiment of the present invention is applied.
[0028]
In this case, on the optical path of light emitted from a light source 21 such as a mercury light source, a collimator lens 22, a disc-shaped rotating disk 23 as a pattern area forming means, a
[0029]
A
[0030]
In this case, the collimator lens 22, the
[0031]
On the transmission optical path of the dichroic mirror 27, a second imaging lens 30 and a rotating disk 23 constituting a second optical system are arranged, and further, a third imaging lens constituting a third optical system. A CCD camera 32 is provided as an image pickup means 31. In this case, the position of the rotating disk 23 on the transmitted light path of the dichroic mirror 27 is a position symmetrical with respect to the position of the rotating disk 23 on the light path on the light source side with respect to the rotation axis.
[0032]
Further, the rotating disk 23 is connected to a shaft of a
[0033]
On an optical path between the
[0034]
A sensor 35 is disposed on the outer periphery of the rotating disk 23 as position detecting means for detecting position information of the
[0035]
A
[0036]
FIG. 2A shows a schematic configuration of the rotary disk 23, in which
[0037]
In the
Here, k is a coefficient, and k = 1 is often used.
[0038]
Further, these
[0039]
The dichroic mirror 27 reflects the light having the wavelength of the light that excites the fluorescence transmitted through the
[0040]
Note that these wavelength characteristics differ depending on the fluorescent dye used. For example, when observing FITC, the excitation maximum wavelength is 490 nm and the fluorescence maximum wavelength is 520 nm. A wavelength of 460 to 490 nm is used for transmitting the dichroic mirror 27 and transmitting the dichroic mirror 27. The slit-shaped light transmitting part 236 of the
[0041]
Next, the operation of the embodiment configured as described above will be described.
[0042]
First, the
[0043]
In this state, the light emitted from the light source 21 passes through the collimator lens 22 and enters the rotating disk 23.
[0044]
Now, when light is incident on the
[0045]
The light from the light source 21 whose wavelength has been selected passes through the
[0046]
In this case, as shown in FIG. 3B, the dichroic mirror 27 reflects light having a wavelength of light that excites fluorescence transmitted through the
[0047]
In the sample 29, fluorescence is generated by the incident excitation light. The fluorescence from the sample 29 passes through the objective lens 28, and then passes through the dichroic mirror 27, and forms an image of the sample 29 on the
[0048]
As shown in FIG. 3C, the
[0049]
From this state, when the rotating disk 23 rotates and the
[0050]
Then, when the rotating disk 23 is further rotated so that the
[0051]
Such a state is detected by a positional relationship between the
[0052]
When receiving the output signal from the sensor 35, the
[0053]
As a result, the period in which the
[0054]
Therefore, according to this configuration, the functions of the excitation filter and the fluorescence filter, which are essential in the conventional fluorescence microscope, are changed to the
[0055]
In the above-described embodiment, the ratio between the width of the light transmitting portion 236 and the width of the light shielding portion 237 in the
[0056]
In the embodiment described above, the
[0057]
In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified in an implementation stage without departing from the spirit of the invention.
[0058]
Furthermore, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent features. For example, even if some components are deleted from all the components shown in the embodiments, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the problem described in the column of the effect of the invention can be solved. In the case where the effect described above is obtained, a configuration from which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.
[0059]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a fluorescent confocal microscope capable of always securing a bright fluorescent image and realizing high-quality fluorescent observation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a confocal microscope to which an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a rotating disk used in the embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a pattern area of a rotating disk and characteristics of a dichroic mirror used in the embodiment.
FIG. 4 is a diagram for explaining operations of a sensor and a shutter control unit used in the embodiment;
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of another rotating disk used in the embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional confocal microscope.
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a Nippow disk used in a conventional confocal microscope.
FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional disk scanning microscope provided with a microlens.
[Explanation of symbols]
21 ... Light source 22 ... Collimator lens 23 ... Rotating disk 23a ... Rotating axis 231.232 ... Pattern area 233.234 ...
Claims (5)
光透過部と光遮断部を有する第1のパターン領域および第2のパターン領域を形成し、前記第1のパターン領域の光透過部は、前記光源の光から選択される蛍光を励起する光の波長を透過する特性を有し、前記第2のパターン領域の光透過部は、蛍光の波長を透過する特性を有するパターン領域形成手段と、
前記光源からの光を前記第1のパターンの光透過部に入射させるとともに、該光透過部を透過した光を試料に照射させる第1の光学手段と、
前記第1のパターンの光透過部を透過した光を前記試料に対して走査する走査手段と、
前記照射された光により前記試料より発生する蛍光を前記第2のパターン領域の光透過部に結像させる第2の光学手段と
を具備したことを特徴とする蛍光共焦点顕微鏡。A light source,
A first pattern region and a second pattern region having a light transmitting portion and a light blocking portion are formed, and the light transmitting portion of the first pattern region is formed of light for exciting fluorescence selected from light of the light source. A light-transmitting portion of the second pattern region having a characteristic of transmitting a wavelength, a pattern region forming means having a characteristic of transmitting a wavelength of fluorescence,
First optical means for causing light from the light source to enter the light transmitting portion of the first pattern, and irradiating the sample with light transmitted through the light transmitting portion;
Scanning means for scanning the sample with light transmitted through the light transmitting portion of the first pattern;
A fluorescent optical confocal microscope, comprising: second optical means for forming an image of fluorescent light generated from the sample by the irradiated light on a light transmitting portion of the second pattern region.
をさらに有することを特徴とする請求項2記載の蛍光共焦点顕微鏡。Position detecting means for detecting position information of the first and second pattern areas of the pattern area forming means, and third optical means for forming an image of fluorescence transmitted through a light transmitting portion of the second pattern area; And an image pickup means for picking up a fluorescent image formed by the third optical means in synchronization with position information of the first and second pattern areas detected by the position detection means. The fluorescence confocal microscope according to claim 2, wherein
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