JP2005062155A - Coherent raman scattering microscope - Google Patents

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Shinichi Hayashi
林  真市
Ikutoshi Fukushima
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a CARS microscope for detecting a molecule having a low eigen frequency. <P>SOLUTION: The CARS microscope includes first and second pulse laser generating means 101, 102 for generating pulse lights having different wavelength components, an irradiation means 110 for simultaneously irradiating a sample 120 with the first and second pulse lights, a focusing means 130 for focusing a scattered light generated from the sample 120, a wavelength band blocking means 140 for blocking at least the first and second wavelength components from the focused scattered light and transmitting a coherent Raman scattered light and a detection means 150 for detecting the coherent Raman scattered light. The wavelength band blocking means 140 includes a spectroscopic means. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、コヒーレントラマン散乱顕微鏡に関する。   The present invention relates to a coherent Raman scattering microscope.

分子生物学においては、生体内の分子、例えばDNAやアミノ酸、タンパク質、細胞小器官等の活動を、生きたまま観察したいという需要が多い。従来の蛍光観察や多光子励起蛍光観察を用いても、生体内の分子を観察することはある程度可能だが、目標とする分子を蛍光色素で標識する必要がある。   In molecular biology, there is a great demand for observing the activity of molecules in living organisms such as DNA, amino acids, proteins, and organelles alive. Although it is possible to observe molecules in a living body to some extent by using conventional fluorescence observation and multiphoton excitation fluorescence observation, it is necessary to label the target molecule with a fluorescent dye.

しかし、生体を蛍光色素で染色することは、蛍光色素に毒性が存在することや、蛍光色素によって分子の自由な運動が妨げられる等、少なからず生体に影響を及ぼすと考えられるため、好ましくない。   However, it is not preferable to stain a living body with a fluorescent dye, because it is considered that the fluorescent dye is toxic and that the free movement of molecules is hindered by the fluorescent dye.

最近、生体内の分子の3次元分布を無染色で顕微鏡観察する目的で、コヒーレントアンチストークスラマン散乱(CARS)を用いた顕微鏡(CARS顕微鏡)法が種々提案されている。CARS顕微鏡法を用いれば、無染色で、分子の固有振動を直接検出することができる。   In recent years, various microscope methods (CARS microscope) using coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) have been proposed for the purpose of observing a three-dimensional distribution of molecules in a living body with a microscope without staining. If CARS microscopy is used, the natural vibration of the molecule can be directly detected without staining.

以下、CARS顕微鏡の装置構成と検出原理を、特許文献1の例を用いて説明する。CARS顕微鏡の基本構成は、図5に示すように、ポンプ光を発生する第一のパルスレーザ発生装置201と、ポンプ光より波長の長いストークス光を発生する第二のパルスレーザ発生装置202と、ポンプ光とストークス光を同一光路上に結合させるダイクロイックミラー212と、結合されたポンプ光とストークス光を標本220内の一点に集光させるためのミラー213と対物レンズ211と、標本で発生したポンプ光よりも波長の短いアンチストークス光を含む散乱光を集光する集光レンズ230と、集光した散乱光からポンプ光とストークス光を取り除く長波長阻止フィルタ240と、検出器250とからなる。   Hereinafter, the apparatus configuration and detection principle of the CARS microscope will be described using an example of Patent Document 1. As shown in FIG. 5, the basic configuration of the CARS microscope includes a first pulse laser generator 201 that generates pump light, a second pulse laser generator 202 that generates Stokes light having a wavelength longer than that of the pump light, A dichroic mirror 212 that couples pump light and Stokes light on the same optical path, a mirror 213 for condensing the combined pump light and Stokes light at one point in the specimen 220, an objective lens 211, and a pump generated by the specimen It includes a condenser lens 230 that collects scattered light including anti-Stokes light having a wavelength shorter than that of light, a long wavelength blocking filter 240 that removes pump light and Stokes light from the collected scattered light, and a detector 250.

CARSにおけるアンチストークス光の発生原理は、以下のように説明される。図6に示すように、ポンプ光372の振動数ωP とストークス光373の振動数ωS の差が、標本内の集光位置にある分子375の固有振動数ωV と一致したときに、基底状態370にある分子375が振動数ωV で共鳴振動をおこして励起状態371となる。そして、振動数ωP であるポンプ光の一部372’が分子375の固有振動数ωV のドップラー変調を受けて、振動数ωASのアンチストークス光374が発生する。このとき、
ωAS=ωP +ωV =2ωP −ωS
の関係がある。
The generation principle of anti-Stokes light in CARS is explained as follows. As shown in FIG. 6, when the difference between the frequency ω P of the pump light 372 and the frequency ω S of the Stokes light 373 coincides with the natural frequency ω V of the molecule 375 at the condensing position in the sample, The molecule 375 in the ground state 370 undergoes resonance vibration at the frequency ω V to become an excited state 371. Then, a part 372 ′ of the pump light having the frequency ω P is subjected to Doppler modulation of the natural frequency ω V of the molecule 375, and the anti-Stokes light 374 having the frequency ω AS is generated. At this time,
ω AS = ω P + ω V = 2ω P −ω S
There is a relationship.

したがって、ポンプ光372の振動数ωP を固定したままストークス光373の振動数ωS を走査すれば、分子375の固有振動スペクトルが観察される。その固有振動スペクトルは、分子の種類によって異なるため、複数種類の分子が同時に存在する場合においても、それぞれの分子の種類を特定することができる。 Therefore, when the frequency ω S of the Stokes light 373 is scanned while the frequency ω P of the pump light 372 is fixed, the natural vibration spectrum of the molecule 375 is observed. Since the natural vibration spectrum differs depending on the type of molecule, even when a plurality of types of molecules exist at the same time, the type of each molecule can be specified.

アンチストークス光の発生強度IASは、式(1)に示すように、ポンプ光の強度IP の二乗とストークス光の強度IS の積に比例する。 The generation intensity I AS of the anti-Stokes light is proportional to the product of the square of the pump light intensity I P and the Stokes light intensity I S , as shown in the equation (1).

AS∝IP 2 S ・・・(1)
このように、アンチストークス光374は、標本内におけるポンプ光とストークス光の集光位置においてのみ強く発生する。
I AS ∝I P 2 I S (1)
Thus, the anti-Stokes light 374 is strongly generated only at the condensing position of the pump light and the Stokes light in the sample.

また、アンチストークス光の発生強度IASは、分子375の局所的な存在量の二乗にも比例する。したがって、ポンプ光とストークス光の集光位置を標本内で空間的に走査することにより、特定の分子の標本内の空間分布を求めることが可能である。 Further, the generation intensity I AS of the anti-Stokes light is proportional to the square of the local abundance of the molecule 375. Therefore, it is possible to obtain the spatial distribution of a specific molecule in the sample by spatially scanning the collection position of the pump light and Stokes light in the sample.

ここで、長波長阻止フィルタ240は、以下に説明する特性が要求される。図7に示すように、ポンプ光の分光スペクトル472は、波長λP を中心とする鋭いピーク形状を示し、ストークス光の分光スペクトル473は、それより長い波長λS を中心とする鋭いピーク形状を示す。そして、アンチストークス光の分光スペクトル474は、ポンプ光の分光スペクトル472のピークに対して、ストークス光の分光スペクトル473のピークとほぼ対称な位置に波長λASを中心とするピークとなって現れる。 Here, the long wavelength blocking filter 240 is required to have the characteristics described below. As shown in FIG. 7, the spectral spectrum 472 of the pump light shows a sharp peak shape centered on the wavelength λ P , and the spectral spectrum 473 of the Stokes light has a sharp peak shape centered on the longer wavelength λ S. Show. The spectral spectrum 474 of the anti-Stokes light appears as a peak centered at the wavelength λ AS at a position substantially symmetrical to the peak of the spectral spectrum 473 of the Stokes light with respect to the peak of the spectral spectrum 472 of the pump light.

したがって、長波長阻止フィルタ240は、波長λAS付近の光を十分透過し、波長λP 以上の光を十分阻止する性能が要求される。アンチストークス光の強度は、ポンプ光やストークス光の強度より3〜4桁弱いことが多いので、長波長阻止フィルタ240の波長λP における透過率は、波長λASにおける透過率の10-5倍以下であることが要求される。 Therefore, the long wavelength blocking filter 240 is required to have a performance of sufficiently transmitting light in the vicinity of the wavelength λ AS and sufficiently blocking light having the wavelength λ P or more. Since the intensity of anti-Stokes light is often 3 to 4 orders of magnitude weaker than the intensity of pump light or Stokes light, the transmittance at the wavelength λ P of the long wavelength blocking filter 240 is 10 −5 times the transmittance at the wavelength λ AS . It is required that:

さらに、CARS観測時はストークス光のピーク波長λS が波長λP よりも長い波長領域で波長走査され、それに伴いアンチストークス光のピーク波長λASも波長λP よりも短い波長領域で移動する。したがって、長波長阻止フィルタ240の分光透過率476は、波長λP よりやや短い波長に、透過率が10-5以下となるカットオフ波長λC を持つ、ショートパスフィルタの特性が要求される。 Further, during CARS observation, the Stokes light peak wavelength λ S is scanned in a wavelength region longer than the wavelength λ P , and accordingly, the anti-Stokes light peak wavelength λ AS also moves in a wavelength region shorter than the wavelength λ P. Therefore, the spectral transmittance 476 of the long wavelength blocking filter 240 is required to have the characteristics of a short pass filter having a cutoff wavelength λ C with a transmittance of 10 −5 or less at a wavelength slightly shorter than the wavelength λ P.

また、特許文献2には、偏光型アンチストークスラマン散乱顕微鏡が開示されている。偏光型アンチストークスラマン散乱顕微鏡においては、ポンプ光とストークス光を、それぞれ振動方向の異なる直線偏光に変換してから標本に照射して、さらに、散乱光から特定方向の直線偏光成分のみを取り出すことにより、背景雑音となる非共鳴ラマン散乱成分が除去できて、コヒーレントアンチストークスラマン散乱を高感度で検出することが可能である。
米国特許第6,108,081号明細書 米国特許公開第2003/0011765A1号明細書 特開2001−91701号公報 特開平11−271541号公報 特開平7−5107号公報 特開平10−333105号公報
Patent Document 2 discloses a polarizing anti-Stokes Raman scattering microscope. In a polarized anti-Stokes Raman scattering microscope, pump light and Stokes light are converted to linearly polarized light having different vibration directions, and then irradiated on the specimen. Further, only linearly polarized light components in a specific direction are extracted from the scattered light. Thus, the non-resonant Raman scattering component that becomes background noise can be removed, and coherent anti-Stokes Raman scattering can be detected with high sensitivity.
US Pat. No. 6,108,081 US Patent Publication No. 2003 / 0011765A1 JP 2001-91701 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-271541 Japanese Patent Laid-Open No. 7-5107 JP 10-333105 A

ところで、従来のCARS顕微鏡には以下に述べる困難が存在する。
つまり、従来の長波長阻止フィルタには、特許文献1や特許文献2に示されているように、干渉フィルタ又はガラスフィルタが用いられていた。
By the way, the conventional CARS microscope has the following difficulties.
In other words, as shown in Patent Document 1 and Patent Document 2, an interference filter or a glass filter has been used as a conventional long wavelength blocking filter.

そのため、従来の長波長阻止フィルタでは、カットオフ波長λC から透過率80%となる波長の立ち上がり幅477を、波長の5%程度よりも小さくすることが困難であった。よって、検出できるアンチストークスコヒーレント光の波長λASは、ポンプ光の波長λP に対して少なくとも5%以上短くなければならず、したがって、検出できる分子の固有振動数には下限値が存在した。 Therefore, in the conventional long wavelength blocking filter, it is difficult to make the rising width 477 of the wavelength from the cutoff wavelength λ C to 80% transmittance smaller than about 5% of the wavelength. Therefore, the wavelength λ AS of the anti-Stokes coherent light that can be detected must be at least 5% shorter than the wavelength λ P of the pump light, and therefore there is a lower limit for the natural frequency of the molecule that can be detected.

例えば、ポンプ光の波長が800nmの場合、検出できるアンチストークスコヒーレント光の波長はおよそ760nm以下であり、検出できる分子の固有振動数の下限値は、波数換算でおよそ700cm-1となる。この場合は、700cm-1よりも低い振動数の分子振動を検出することは不可能である。 For example, when the wavelength of the pump light is 800 nm, the wavelength of the anti-Stokes coherent light that can be detected is about 760 nm or less, and the lower limit of the natural frequency of the molecule that can be detected is about 700 cm −1 in terms of wave number. In this case, it is impossible to detect a molecular vibration having a frequency lower than 700 cm −1 .

さらに、従来の透過型CARS顕微鏡には、以下に述べる困難が存在する。つまり、透過型CARS顕微鏡法においては、ポンプ光とストークス光を標本の内部で集光させ、その集光位置を透過検出するわけであるが、その標本に厚さの不均一性があったり屈折率の不均一性がある場合には、検出器上でのアンチストークス光のスポット位置がずれることがある。   Further, the conventional transmission CARS microscope has the following difficulties. In other words, in transmission CARS microscopy, pump light and Stokes light are condensed inside the specimen and the condensing position is detected by transmission. However, the specimen has a non-uniform thickness or is refracted. If the rate is non-uniform, the spot position of the anti-Stokes light on the detector may be shifted.

このことを、図15、図16用いて説明する。図15に示すように、カバーガラスの上に貼り付いている厚さ不均質の標本を透過観察する場合を考えると、カバーガラスの下から標本に入射したポンプ光及びストークス光は、標本内の光軸上で集光するが、標本の上面の不均一性により射出光線が屈折し、検出側においては、光軸から外れた位置に集光することとなる。また、図16に示すように、標本内の集光位置の上方に、屈折率が周囲と異なる領域が存在すると、上方の検出側においては集光位置の深度が外れる。このように、標本の厚さが不均一だったり、標本の内部の屈折率が不均一な場合に、検出器上のアンチストークス光のスポット位置が一定せず、したがって検出感度の安定性を損ねることとなる。   This will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 15, considering the case of transmission observation of a non-uniform thickness sample attached on the cover glass, the pump light and Stokes light incident on the sample from under the cover glass are Although the light is condensed on the optical axis, the emitted light is refracted due to the non-uniformity of the upper surface of the sample, and the light is condensed at a position off the optical axis on the detection side. Also, as shown in FIG. 16, if there is a region having a refractive index different from the surroundings above the light collection position in the specimen, the depth of the light collection position is deviated on the upper detection side. As described above, when the thickness of the sample is not uniform or the refractive index inside the sample is not uniform, the spot position of the anti-Stokes light on the detector is not constant, and thus the stability of the detection sensitivity is impaired. It will be.

また、従来のCARS顕微鏡において、検出光学系の中に分光素子を含めようとする場合には、ラマン振動数のスキャンに伴いストークス光の波長を変化させると、アンチストークス光の波長も変化するため、分光後のアンチストークス光の集光位置が移動することとなる。   In addition, in a conventional CARS microscope, when a spectroscopic element is included in the detection optical system, if the wavelength of the Stokes light is changed as the Raman frequency is scanned, the wavelength of the anti-Stokes light also changes. Then, the condensing position of the anti-Stokes light after the spectrum is moved.

このように、アンチストークス光の集光位置が移動する分光素子を含めたCARS顕微鏡では、検出感度が変化したり、検出器に光が届かなくなり、安定した計測をすることが難しいという問題点もある。   As described above, in the CARS microscope including the spectroscopic element in which the focusing position of the anti-Stokes light moves, there is a problem that it is difficult to perform stable measurement because the detection sensitivity changes or the light does not reach the detector. is there.

本発明は、従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、固有振動数の低い分子を検出することが可能なCARS顕微鏡を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and an object thereof is to provide a CARS microscope capable of detecting molecules having a low natural frequency.

また、本発明のもう1つの目的は、標本に形状や屈折率の不均一性があっても、アンチストークス光の集光位置の移動がない透過型CARS顕微鏡を提供することにある。さらに、本発明のさらにもう1つの目的は、ラマン分子振動数のスキャンを行っても、アンチストークス光の集光位置の移動がない透過型CARS顕微鏡を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a transmission type CARS microscope that does not move the focusing position of anti-Stokes light even if the specimen has non-uniformity in shape and refractive index. Furthermore, still another object of the present invention is to provide a transmission type CARS microscope that does not move the condensing position of the anti-Stokes light even when the Raman molecular frequency is scanned.

上記目的を達成するための本発明の第1のコヒーレントラマン散乱顕微鏡は、第一の波長成分を持つ第一のパルス光を発生される第一のパルスレーザ発生手段と、前記第一の波長成分と異なる第二の波長成分を持つ第二のパルス光を発生させる第二のパルスレーザ発生手段と、前記第一のパルス光と前記第二のパルス光を同時に標本に照射する照射手段と、前記標本から発生した散乱光を集光する集光手段と、集光された前記散乱光から少なくとも前記第一の波長成分と前記第二の波長成分を阻止しコヒーレントラマン散乱光を通過させる波長帯域阻止手段と、前記コヒーレントラマン散乱光を検出する検出手段とを含むコヒーレントラマン散乱顕微鏡において、前記波長帯域阻止手段は分光手段を含むことを特徴とするものである。   In order to achieve the above object, a first coherent Raman scattering microscope of the present invention includes a first pulse laser generating means for generating a first pulsed light having a first wavelength component, and the first wavelength component. A second pulse laser generating means for generating a second pulsed light having a second wavelength component different from the above, an irradiating means for simultaneously irradiating the specimen with the first pulsed light and the second pulsed light, Condensing means for condensing scattered light generated from the specimen, and wavelength band blocking for blocking at least the first wavelength component and the second wavelength component from the collected scattered light and allowing the coherent Raman scattered light to pass through. And a detecting means for detecting the coherent Raman scattered light, the wavelength band blocking means includes a spectroscopic means.

本発明の第2のコヒーレントラマン散乱顕微鏡は、第一の波長成分を持つ第一のパルス光を発生させる第一のパルスレーザ発生手段と、前記第一の波長成分と異なる第二の波長成分を持つ第二のパルス光を発生させる第二のパルスレーザ発生手段と、前記第一のパルス光と前記第二のパルス光を同時に標本に照射する照射手段と、前記標本を透過した前記第一のパルス光及び前記第二のパルス光と前記標本から発生した散乱光を集光する集光手段と、前記集光手段による集光位置を調節するための補正光学手段と、集光された前記散乱光から少なくとも前記第一の波長成分と前記第二の波長成分を阻止しコヒーレントラマン散乱光を通過させる波長分散型分光手段と、前記コヒーレントラマン散乱光を検出する検出手段とを有することを特徴とするものである。   The second coherent Raman scattering microscope of the present invention comprises a first pulse laser generating means for generating a first pulsed light having a first wavelength component, and a second wavelength component different from the first wavelength component. A second pulse laser generating means for generating a second pulsed light, an irradiation means for simultaneously irradiating the specimen with the first pulsed light and the second pulsed light, and the first pulse transmitted through the specimen. Condensing means for condensing the pulsed light, the second pulsed light, and the scattered light generated from the sample, correction optical means for adjusting the condensing position by the condensing means, and the collected scattering A wavelength dispersive spectroscopic unit that blocks at least the first wavelength component and the second wavelength component from light and transmits coherent Raman scattered light; and a detecting unit that detects the coherent Raman scattered light. It is intended to.

本発明の第3のコヒーレントラマン散乱顕微鏡は、第一の波長成分を持つ波長可変な第一のパルス光を発生させる第一のパルスレーザ発生手段と、前記第一の波長成分と異なる第二の波長成分を持つ波長可変な第二のパルス光を発生させる第二のパルスレーザ発生手段と、前記第一のパルス光と前記第二のパルス光を同時に標本に照射する照射手段と、前記標本を透過した前記第一のパルス光及び前記第二のパルス光と前記標本から発生した散乱光を集光する集光手段と、集光された前記散乱光から少なくとも前記第一の波長成分と前記第二の波長成分を阻止しコヒーレントラマン散乱光を通過させる波長分散型分光手段と、前記コヒーレントラマン散乱光を検出する散乱光検出手段と、前記コヒーレントラマン散乱光の波長が常に一定になるように前記第一のパルス光の波長と前記第二のパルス光の波長を同時に制御して走査する波長走査手段とを有することを特徴とするものである。   The third coherent Raman scattering microscope of the present invention includes a first pulse laser generating means for generating a wavelength-tunable first pulsed light having a first wavelength component, and a second pulse different from the first wavelength component. A second pulse laser generating means for generating a wavelength-variable second pulsed light having a wavelength component; an irradiating means for simultaneously irradiating the specimen with the first pulsed light and the second pulsed light; and Condensing means for condensing the transmitted first pulsed light and the second pulsed light and scattered light generated from the specimen, and at least the first wavelength component and the first light from the collected scattered light. A wavelength-dispersive spectroscopic unit that blocks two wavelength components and transmits coherent Raman scattered light; a scattered light detecting unit that detects the coherent Raman scattered light; and the wavelength of the coherent Raman scattered light is always constant. It is characterized in that it has a said first wavelength scanning means for scanning the wavelength of the pulsed light the second wavelength of the pulsed light at the same time controlled to such.

本発明の第4のコヒーレントラマン散乱顕微鏡は、第一の波長成分を持つ第一のパルス光を発生させる第一のパルスレーザ発生手段と、前記第一の波長成分と異なる第二の波長成分を持つ第二のパルス光を発生させる第二のパルスレーザ発生手段と、前記第一のパルス光と前記第二のパルス光を同時に標本に照射する照射手段と、前記標本を透過した前記第一のパルス光及び前記第二のパルス光と前記標本から発生した散乱光を集光する集光手段と、集光された前記散乱光から少なくとも前記第一の波長成分と前記第二の波長成分を阻止しコヒーレントラマン散乱光を通過させる波長分散型分光手段と、前記コヒーレントラマン散乱光を検出する散乱光検出手段と、前記散乱光が前記散乱光検出手段に入射するように前記第二のパルス光の波長に同期して前記波長分散型分光手段を駆動する波長分散駆動手段とを有することを特徴とするものである。   The fourth coherent Raman scattering microscope of the present invention comprises a first pulse laser generating means for generating a first pulsed light having a first wavelength component, and a second wavelength component different from the first wavelength component. A second pulse laser generating means for generating a second pulsed light, an irradiation means for simultaneously irradiating the specimen with the first pulsed light and the second pulsed light, and the first pulse transmitted through the specimen. Condensing means for condensing the pulsed light, the second pulsed light and the scattered light generated from the specimen, and blocking at least the first wavelength component and the second wavelength component from the collected scattered light A wavelength dispersive spectroscopic means for passing the coherent Raman scattered light, a scattered light detecting means for detecting the coherent Raman scattered light, and the second pulsed light so that the scattered light is incident on the scattered light detecting means. wave It is characterized in that it has a chromatic dispersion driving means for driving the wavelength dispersion spectroscopic means in synchronism with.

本発明の第1のコヒーレントラマン散乱顕微鏡によれば、ポンプ光の波長とストークス光の波長をより近接させてもコヒーレントラマン散乱光を分離できるようになるので、固有振動数の低い分子を検出することが可能である。   According to the first coherent Raman scattering microscope of the present invention, the coherent Raman scattered light can be separated even if the wavelength of the pump light and the wavelength of the Stokes light are brought closer to each other, so that a molecule having a low natural frequency is detected. It is possible.

本発明の第2のコヒーレントラマン散乱顕微鏡によれば、標本の屈折率分布や厚さの分布に伴う散乱光の集光位置や集光の乱れを常に補正することができるので、CARS信号の測定精度を常に安定に保つことが可能となる。   According to the second coherent Raman scattering microscope of the present invention, it is possible to always correct the condensing position of the scattered light and the disturbance of the condensing light due to the refractive index distribution and thickness distribution of the specimen, so that the CARS signal can be measured. It becomes possible to always keep the accuracy stable.

本発明の第3のコヒーレントラマン散乱顕微鏡によれば、集光位置の移動による検出感度の変動を除去して、CARS信号の測定精度を常に安定に保つことが可能となる。   According to the third coherent Raman scattering microscope of the present invention, it is possible to always remove the variation in detection sensitivity due to the movement of the condensing position and keep the measurement accuracy of the CARS signal stable.

本発明の第4のコヒーレントラマン散乱顕微鏡によれば、波長分散型分光手段により波長分離されたコヒーレントラマン散乱の集光位置を不動にすることができるので、CARS信号の測定精度を常に安定に保つことが可能となる。   According to the fourth coherent Raman scattering microscope of the present invention, the focusing position of the coherent Raman scattering wavelength-separated by the wavelength dispersion type spectroscopic means can be fixed, so that the measurement accuracy of the CARS signal is always kept stable. It becomes possible.

本発明の実施の形態については、まず、上記の目的を達成することができるコヒーレントラマン散乱顕微鏡の実施形態と、そのそれぞれの作用効果について説明する。そして、次に、それぞれの実施例を説明することにする。   With respect to the embodiments of the present invention, first, embodiments of a coherent Raman scattering microscope that can achieve the above-described object and their respective functions and effects will be described. Next, each example will be described.

本発明の第1のコヒーレントラマン散乱顕微鏡は、図1に構成を示すように、第一の波長成分を持つ第一のパルス光を発生される第一のパルスレーザ発生手段101と、前記第一の波長成分と異なる第二の波長成分を持つ第二のパルス光を発生させる第二のパルスレーザ発生手段102と、前記第一のパルス光と前記第二のパルス光を同時に標本120に照射する照射手段110と、前記標本120から発生した散乱光を集光する集光手段130と、集光された前記散乱光から少なくとも前記第一の波長成分と前記第二の波長成分を阻止しコヒーレントラマン散乱光を通過させる波長帯域阻止手段140と、前記コヒーレントラマン散乱光を検出する検出手段150とを含むコヒーレントラマン散乱顕微鏡において、前記波長帯域阻止手段140は分光手段を含むことを特徴とする。   As shown in FIG. 1, the first coherent Raman scattering microscope of the present invention includes first pulse laser generating means 101 that generates first pulsed light having a first wavelength component, A second pulse laser generating means 102 for generating a second pulsed light having a second wavelength component different from the wavelength component of the first sample, and irradiating the sample 120 with the first pulsed light and the second pulsed light simultaneously Irradiation means 110, condensing means 130 for condensing scattered light generated from the specimen 120, and coherent Raman to block at least the first wavelength component and the second wavelength component from the collected scattered light. In a coherent Raman scattering microscope including a wavelength band blocking unit 140 that transmits scattered light and a detecting unit 150 that detects the coherent Raman scattering light, the wavelength band blocking unit 1 0 is characterized in that it comprises a spectroscopic means.

本発明の第1のコヒーレントラマン散乱顕微鏡においては、波長帯域阻止手段に分光手段を含めることにより、波長帯域阻止手段におけるカットオフ波長の立ち上がり幅を、従来のCARS顕微鏡で用いられていた長波長阻止フィルタよりも鋭くすることが可能である。したがって、従来のCARS顕微鏡では検出が不可能であった、ポンプ光の波長に近接した波長のアンチストークス光を検出することが可能になる。したがって、従来検出することが不可能であった低い固有振動数を持つ分子の検出が可能となる。   In the first coherent Raman scattering microscope of the present invention, the spectral band is included in the wavelength band blocking means, so that the rising width of the cutoff wavelength in the wavelength band blocking means is the long wavelength blocking used in the conventional CARS microscope. It can be sharper than the filter. Therefore, it becomes possible to detect anti-Stokes light having a wavelength close to the wavelength of the pump light, which is impossible to detect with a conventional CARS microscope. Therefore, it becomes possible to detect a molecule having a low natural frequency, which could not be detected conventionally.

この発明の好適一実施形態においては、前記波長帯域阻止手段は、阻止する波長帯域が可変であることを特徴とする。   In a preferred embodiment of the present invention, the wavelength band blocking means has a variable wavelength band to block.

本実施形態においては、波長帯域阻止手段の阻止する波長帯域を可変にしたことにより、検出するアンチストークス光に対するポンプ光のクロストークの量と、検出できる分子振動数の下限値との間のトレードオフを調整して、検出効率の最適化を行うことができるメリットがある。   In the present embodiment, the wavelength band blocked by the wavelength band blocking unit is made variable so that the trade-off between the amount of crosstalk of the pump light with respect to the detected anti-Stokes light and the lower limit value of the molecular frequency that can be detected. There is an advantage that detection efficiency can be optimized by adjusting OFF.

この発明の好適一実施形態においては、前記分光手段は、空間的に波長を分散する波長分散手段と、空間的に光路を分割する光路分割手段とを含むことを特徴とする。   In a preferred embodiment of the present invention, the spectroscopic means includes wavelength dispersion means for spatially dispersing wavelengths and optical path dividing means for spatially dividing optical paths.

本実施形態においては、分光手段に、空間的に波長を分散する波長分散手段と、空間的に光路を分割する光路分割手段とを含むことにより、波長帯域阻止手段におけるカットオフ波長を容易に可変にすることができるメリットがある。   In the present embodiment, the spectral means includes a wavelength dispersion means that spatially disperses the wavelength and an optical path division means that spatially divides the optical path, so that the cutoff wavelength in the wavelength band blocking means can be easily varied. There is a merit that can be made.

この発明の好適一実施形態においては、前記波長分散手段は、波長分散の空間分布が可変であることを特徴とする。   In a preferred embodiment of the present invention, the wavelength dispersion means is characterized in that a spatial distribution of wavelength dispersion is variable.

本実施形態においては、波長帯域阻止手段における波長分散の空間分布を変えることにより、阻止する波長帯域の調整が容易にできるメリットがある。   In this embodiment, there is an advantage that the wavelength band to be blocked can be easily adjusted by changing the spatial distribution of chromatic dispersion in the wavelength band blocking means.

この発明の好適一実施形態においては、前記光路分割手段は、光路分割の空間位置が可変であることを特徴とする。   In a preferred embodiment of the present invention, the optical path splitting means is characterized in that the spatial position of the optical path splitting is variable.

本実施形態においては、波長帯域阻止手段における光路分割の空間位置を変えることにより、阻止する波長帯域の調整が容易にできるメリットがある。   In the present embodiment, there is an advantage that the wavelength band to be blocked can be easily adjusted by changing the spatial position of the optical path division in the wavelength band blocking means.

この発明の好適一実施形態においては、前記波長分散手段は、回折格子を含むことを特徴とする。   In a preferred embodiment of the present invention, the wavelength dispersion means includes a diffraction grating.

本実施形態においては、波長帯域阻止手段において波長に対し線形に空間分離することが可能であり、カットオフ波長の値を容易に設定できるメリットがある。   In the present embodiment, the wavelength band blocking means can linearly separate the wavelength with respect to the wavelength, and there is an advantage that the cutoff wavelength value can be easily set.

この発明の好適一実施形態においては、前記波長分散手段は、波長分散プリズムを含むことを特徴とする。   In a preferred embodiment of the present invention, the wavelength dispersion means includes a wavelength dispersion prism.

本実施形態においては、波長分散手段に波長分散プリズムを用いたことにより、光量損失を最低限に抑えることができて、高感度な検出が可能となるメリットがある。   In the present embodiment, the use of the wavelength dispersion prism as the wavelength dispersion means has the advantage that the loss of light amount can be minimized and detection with high sensitivity is possible.

この発明の好適一実施形態においては、前記波長分散手段は、フォトニック結晶を含むことを特徴とする。   In a preferred embodiment of the present invention, the wavelength dispersion means includes a photonic crystal.

本実施形態においては、特許文献3、4で提案されているようなフォトニック結晶の特性である超高感度な波長分散を用いることにより、アンチストークス光に対するポンプ光のクロストークを高S/Nで分離することが可能となるメリットがある。   In this embodiment, by using the ultra-sensitive wavelength dispersion that is a characteristic of the photonic crystal as proposed in Patent Documents 3 and 4, the crosstalk of the pump light with respect to the anti-Stokes light is increased to a high S / N. There is an advantage that can be separated by.

この発明の好適一実施形態においては、前記波長分散手段は、ファイバーグレーティングを含むことを特徴とする。   In a preferred embodiment of the present invention, the wavelength dispersion means includes a fiber grating.

本実施形態においては、特許文献6に示されているように、ファイバーグレーティングに熱を加えること等により、ファイバーグレーティングの格子定数を物理的に変化させて、ポンプ光やストークス光の波長を変化させた場合においても、それらを狭い波長範囲で選択的に排除することができるメリットがある。   In the present embodiment, as shown in Patent Document 6, the fiber constant of the fiber grating is physically changed by applying heat to the fiber grating to change the wavelength of the pump light or Stokes light. Even in such a case, there is an advantage that they can be selectively excluded in a narrow wavelength range.

この発明の好適一実施形態においては、前記波長分散手段は、分散光ファイバーを含むことを特徴とする。   In a preferred embodiment of the present invention, the wavelength dispersion means includes a dispersion optical fiber.

本実施形態においては、特許文献5で提案されているような分散光ファイバーの特性である時間的、空間的な波長分散を効率的に行うことが可能となるメリットがある。   In the present embodiment, there is a merit that it is possible to efficiently perform temporal and spatial wavelength dispersion, which is a characteristic of the dispersion optical fiber as proposed in Patent Document 5.

この発明の好適一実施形態においては、前記光路分割手段は、遮蔽板であることを特徴とする。   In a preferred embodiment of the present invention, the optical path dividing means is a shielding plate.

本実施形態においては、波長分散手段によって空間的に波長分離された光の一部を遮蔽することにより、立ち上がり幅の鋭い波長帯域阻止手段が容易に実現できるメリットがある。   In this embodiment, there is an advantage that a wavelength band blocking unit having a sharp rising width can be easily realized by shielding a part of light spatially wavelength-separated by the wavelength dispersion unit.

この発明の好適一実施形態においては、前記光路分割手段は、ミラーであることを特徴とする。   In a preferred embodiment of the present invention, the optical path dividing means is a mirror.

本実施形態においては、波長分割された光をミラーで正反射させることにより、波長分散手段を分散補償の手段と兼用できるメリットがある。   In the present embodiment, there is an advantage that the wavelength dispersion means can be used also as the dispersion compensation means by specularly reflecting the wavelength-divided light with a mirror.

この発明の好適一実施形態においては、前記光路分割手段は、プリズムであることを特徴とする。   In a preferred embodiment of the present invention, the optical path dividing means is a prism.

本実施形態においては、プリズムの光線屈曲作用を用いて、一部の波長帯域を遮蔽することが可能である。   In the present embodiment, it is possible to shield a part of the wavelength band by using the light beam bending action of the prism.

この発明の好適一実施形態においては、前記光路分割手段は、MEMSミラーであることを特徴とする。   In a preferred embodiment of the present invention, the optical path dividing means is a MEMS mirror.

本実施形態においては、MEMSミラーのミラー要素の角度を電気駆動で切り替えることにより、遮蔽する波長帯域を高速に切り替えることができるメリットがある。   In this embodiment, there is an advantage that the wavelength band to be shielded can be switched at high speed by switching the angle of the mirror element of the MEMS mirror by electric drive.

この発明の好適一実施形態においては、前記照明手段には、前記第一のパルス光の波長帯域を制限する第一の波長帯域制限手段を含むことを特徴とする。   In a preferred embodiment of the present invention, the illumination means includes first wavelength band limiting means for limiting a wavelength band of the first pulsed light.

本実施形態においては、第一のパルス光に僅かに含まれる、コヒーレントラマン散乱光と同一の波長成分を遮蔽することにより、コヒーレントラマン散乱光への第一のパルス光のクロストークを低減できるメリットがある。   In this embodiment, it is possible to reduce crosstalk of the first pulsed light to the coherent Raman scattered light by shielding the same wavelength component as the coherent Raman scattered light slightly contained in the first pulsed light. There is.

この発明の好適一実施形態においては、前記第一の波長帯域制限手段と、前記波長帯域阻止手段は、それぞれを通過する波長帯域が互いに補間の関係にあることを特徴とする。   In a preferred embodiment of the present invention, the first wavelength band limiting means and the wavelength band blocking means are characterized in that the wavelength bands passing through each of them are in an interpolating relationship with each other.

本実施形態においては、第一のパルス光の光量損失と、コヒーレントラマン光への第一のパルス光のクロストークを、最低限に抑えることができるメリットがある。   In the present embodiment, there is an advantage that the light amount loss of the first pulsed light and the crosstalk of the first pulsed light to the coherent Raman light can be minimized.

この発明の好適一実施形態においては、前記第一の波長帯域制限手段は、制限する波長帯域が可変であることを特徴とする。   In a preferred embodiment of the present invention, the first wavelength band limiting means has a variable wavelength band to be limited.

本実施形態においては、第一のパルス光の光量損失とコヒーレントラマン散乱に対するポンプ光のクロストークのトレードオフを調節し、検出効率の最適化を図ることができるメリットがある。   In the present embodiment, there is an advantage that the detection efficiency can be optimized by adjusting the trade-off between the light amount loss of the first pulsed light and the crosstalk of the pump light with respect to the coherent Raman scattering.

この発明の好適一実施形態においては、前記第一の波長帯域制限手段と前記波長帯域阻止手段は、それぞれの阻止する波長域が、前記第一の波長と連動して可変であることを特徴とする。   In a preferred embodiment of the present invention, the first wavelength band limiting unit and the wavelength band blocking unit are characterized in that the wavelength band to block is variable in conjunction with the first wavelength. To do.

本実施形態においては、第一のパルス光の波長が変化したときでも、波長帯域制限手段及び波長帯域阻止手段の阻止波長域を最適化することにより、常に効率の良い信号検出ができるメリットがある。   In this embodiment, even when the wavelength of the first pulsed light is changed, there is an advantage that efficient signal detection can always be performed by optimizing the blocking wavelength range of the wavelength band limiting unit and the wavelength band blocking unit. .

この発明の好適一実施形態においては、前記照明手段には、前記第二のパルス光の波長帯域を制限する第二の波長帯域制限手段を含むことを特徴とする。   In a preferred embodiment of the present invention, the illumination unit includes a second wavelength band limiting unit that limits a wavelength band of the second pulsed light.

本実施形態においては、第二のパルス光に僅かに含まれる、コヒーレントラマン散乱光と同一の波長成分を遮蔽することにより、コヒーレントラマン散乱光への第二のパルス光のクロストークを低減できるメリットがある。   In this embodiment, it is possible to reduce the crosstalk of the second pulse light to the coherent Raman scattered light by shielding the same wavelength component as the coherent Raman scattered light slightly contained in the second pulsed light. There is.

この発明の好適一実施形態においては、前記第二の波長帯域制限手段と、前記波長帯域阻止手段は、それぞれを通過する波長帯域が互いに補間の関係にあることを特徴とする。   In a preferred embodiment of the present invention, the second wavelength band limiting means and the wavelength band blocking means are characterized in that the wavelength bands passing through each of them are in an interpolating relationship with each other.

本実施形態においては、第二のパルス光の光量損失と、コヒーレントラマン散乱光への第二のパルス光のクロストークを、最低限に抑えることができるメリットがある。   In this embodiment, there is a merit that the loss of light quantity of the second pulse light and the crosstalk of the second pulse light to the coherent Raman scattering light can be minimized.

この発明の好適一実施形態においては、前記第二の波長帯域制限手段は、制限する波長帯域が可変であることを特徴とする。   In a preferred embodiment of the present invention, the second wavelength band limiting means is characterized in that the wavelength band to be limited is variable.

本実施形態においては、第二のパルス光の光量損失とコヒーレントラマン散乱に対するポンプ光のクロストークのトレードオフを調節し、検出効率の最適化を図ることができるメリットがある。   In the present embodiment, there is an advantage that the detection efficiency can be optimized by adjusting the trade-off between the light amount loss of the second pulse light and the crosstalk of the pump light with respect to the coherent Raman scattering.

この発明の好適一実施形態においては、前記第二の波長帯域制限手段と前記波長帯域阻止手段は、それぞれの阻止する波長帯域が、前記第二の波長と連動して可変であることを特徴とする。   In a preferred embodiment of the present invention, the second wavelength band limiting unit and the wavelength band blocking unit are characterized in that the wavelength band to block is variable in conjunction with the second wavelength. To do.

本実施形態においては、第二のパルス光の波長が変化したときでも、波長帯域制限手段及び波長帯域阻止手段の阻止波長域を最適化することにより、常に効率の良い信号検出ができるメリットがある。   In the present embodiment, even when the wavelength of the second pulsed light is changed, there is an advantage that efficient signal detection can always be performed by optimizing the blocking wavelength range of the wavelength band limiting unit and the wavelength band blocking unit. .

この発明の好適一実施形態においては、前記コヒーレントラマン散乱は、前記コヒーレントラマン散乱の波長が前記第一の波長成分及び前記第二の波長成分よりも短いコヒーレントアンチストークスラマン散乱であることを特徴とする。   In a preferred embodiment of the present invention, the coherent Raman scattering is coherent anti-Stokes Raman scattering in which the wavelength of the coherent Raman scattering is shorter than the first wavelength component and the second wavelength component. To do.

本実施形態においては、第一の波長及び第二の波長よりも短いコヒーレントアンチストークスラマン散乱を検出することにより、同時に発生する可能性のある蛍光の影響を排除することができるメリットがある。   In the present embodiment, there is an advantage that the influence of fluorescence that may occur at the same time can be eliminated by detecting coherent anti-Stokes Raman scattering shorter than the first wavelength and the second wavelength.

次に、本発明の第2のコヒーレントラマン散乱顕微鏡は、図2に構成を示すように、第一の波長成分を持つ第一のパルス光を発生させる第一のパルスレーザ発生手段1101と、前記第一の波長成分と異なる第二の波長成分を持つ第二のパルス光を発生させる第二のパルスレーザ発生手段1102と、前記第一のパルス光と前記第二のパルス光を同時に標本1120に照射する照射手段1110と、前記標本1120を透過した前記第一のパルス光及び前記第二のパルス光と前記標本から発生した散乱光を集光する集光手段1130と、前記集光手段1130による集光位置を調節するための補正光学手段1160と、集光された前記散乱光から少なくとも前記第一の波長成分と前記第二の波長成分を阻止しコヒーレントラマン散乱光を通過させる波長分散型分光手段1140と、前記コヒーレントラマン散乱光を検出する散乱光検出手段1150とを有することを特徴とする。   Next, as shown in FIG. 2, the second coherent Raman scattering microscope of the present invention has a first pulse laser generating means 1101 for generating a first pulsed light having a first wavelength component, A second pulse laser generating means 1102 for generating a second pulsed light having a second wavelength component different from the first wavelength component; and the first pulsed light and the second pulsed light are simultaneously applied to the sample 1120. Irradiating means 1110 for irradiating, condensing means 1130 for condensing the first pulsed light and the second pulsed light transmitted through the specimen 1120 and scattered light generated from the specimen, and the condensing means 1130 Correction optical means 1160 for adjusting the condensing position, and blocking at least the first wavelength component and the second wavelength component from the collected scattered light and passing the coherent Raman scattered light The wavelength dispersion spectroscopic means 1140 for, and having a scattering light detecting means 1150 for detecting the coherent Raman scattered light.

本発明の第2のコヒーレントラマン散乱顕微鏡においては、補正光学手段1160を用いることにより、標本の屈折率分布や厚さの分布に伴う散乱光の集光位置や集光の乱れを常に補正することができるので、CARS信号の測定精度を常に安定に保つことが可能となる。   In the second coherent Raman scattering microscope of the present invention, the correction optical means 1160 is used to always correct the condensing position of the scattered light and the disturbance of the condensing light due to the refractive index distribution and thickness distribution of the sample. Therefore, it is possible to always keep the measurement accuracy of the CARS signal stable.

この発明の好適一実施形態においては、前記補正光学手段は、前記集光位置を検出する集光位置検出手段と、前記集光位置を補正するように動作する集光位置調節手段を有することを特徴とする。   In a preferred embodiment of the present invention, the correction optical unit includes a condensing position detecting unit that detects the condensing position and a condensing position adjusting unit that operates to correct the condensing position. Features.

本実施形態においては、前記補正光学手段が前記集光位置を検出しながらその位置を補正することにより、集光位置のフィードバックをかけることができるので、コヒーレントラマン散乱光の集光位置を安定させることができるメリットがある。   In this embodiment, since the correction optical means detects the light collection position and corrects the position, the light collection position can be fed back, so that the light collection position of the coherent Raman scattered light is stabilized. There is a merit that can be.

この発明の好適一実施形態においては、前記集光位置検出手段は前記集光位置の偏心を検出し、前記集光位置調節手段は前記集光位置の偏心を補正するように動作することを特徴とする。   In a preferred embodiment of the present invention, the condensing position detecting means detects an eccentricity of the condensing position, and the condensing position adjusting means operates to correct the eccentricity of the condensing position. And

本実施形態においては、標本の屈折率分布による透過光のふらつきを補正して、コヒーレントラマン散乱光の集光位置を安定させることができるメリットがある。   In the present embodiment, there is an advantage that the fluctuation position of the transmitted light due to the refractive index distribution of the specimen is corrected and the condensing position of the coherent Raman scattered light can be stabilized.

その集光位置検出手段としては、位置検出素子、分割ディテクタ、ラインセンサ、イメージセンサを用いることができる。   As the condensing position detecting means, a position detecting element, a split detector, a line sensor, and an image sensor can be used.

また、集光位置調節手段としては、反射角調整可能なミラーや偏向角調整可能なプリズムを用いることができる。あるいは、前記集光手段の全体又は一部の位置を調節するようにしてもよい。   Further, as the condensing position adjusting means, a mirror capable of adjusting a reflection angle or a prism capable of adjusting a deflection angle can be used. Alternatively, the position of the whole or a part of the light collecting means may be adjusted.

この発明の好適一実施形態においては、前記集光位置検出手段は前記集光位置の深度を検出し、前記集光位置調節手段は前記集光位置の深度方向の位置を補正するように動作することを特徴とする。   In a preferred embodiment of the present invention, the condensing position detecting means detects the depth of the condensing position, and the condensing position adjusting means operates to correct the position of the condensing position in the depth direction. It is characterized by that.

本実施形態においては、標本の厚みの分布による集光位置の深度方向の移動を補正して、コヒーレントラマン散乱光の集光位置を安定させることができるメリットがある。   In the present embodiment, there is an advantage that the condensing position of the coherent Raman scattering light can be stabilized by correcting the movement of the condensing position in the depth direction due to the thickness distribution of the specimen.

その集光位置検出手段としては、一般のオートフォーカスにおける焦点位置検出と同様に、波面検出手段(位相検出手段)、差動検出手段を用いることができる。   As the condensing position detecting means, a wavefront detecting means (phase detecting means) and a differential detecting means can be used as in the case of the focus position detection in general autofocus.

また、集光位置調節手段としては、曲率可能なデフォーマブルミラー、屈折力可変な可変焦点レンズを用いることができる。あるいは、前記集光手段の全部又は一部の位置を調整するようにしてもよい。   Further, as the condensing position adjusting means, a deformable mirror capable of curvature and a variable focus lens having a variable refractive power can be used. Or you may make it adjust the position of all or one part of the said condensing means.

この発明の好適一実施形態においては、前記補正光学手段は、前記標本を透過した前記第一のパルスレーザあるいは前記第二のパルスレーザあるいは前記散乱光の波面を検出する波面検出手段と、前記散乱光の透過波面を補正するための波面補正手段を有することを特徴とする。   In a preferred embodiment of the present invention, the correction optical means includes a wavefront detection means for detecting a wavefront of the first pulse laser, the second pulse laser, or the scattered light transmitted through the specimen, and the scattering It has a wavefront correcting means for correcting the transmitted wavefront of light.

本実施形態においては、波面検出手段により集光前の波面を検出して、偏心方向と深度方向の集光位置及び集光における収差を求め、それをもとに波面補正手段により波面を補正することにより、集光位置を偏心方向及び深度方向に一度に補正でき、さらに、標本を透過したことによる波面の乱れも補正することができるので、前記コヒーレントラマン散乱の集光位置及び集光のスポットの形状を安定化し、CARS信号の測定精度を常に安定に保つことができるメリットがある。   In the present embodiment, the wavefront before focusing is detected by the wavefront detecting means, the focusing positions in the decentering direction and the depth direction, and aberrations in the focusing are obtained, and the wavefront is corrected by the wavefront correcting means based thereon. Thus, the condensing position can be corrected at once in the eccentric direction and the depth direction, and also the disturbance of the wave front due to the transmission through the sample can be corrected. Therefore, the condensing position and the condensing spot of the coherent Raman scattering can be corrected. There is an advantage that the shape of the signal can be stabilized, and the measurement accuracy of the CARS signal can be always kept stable.

その波面検出手段としては、シャックハルトマンセンサを用いたり、波面干渉装置を用いたりすることができる。   As the wavefront detection means, a Shack-Hartmann sensor or a wavefront interference device can be used.

また、波面補正手段として、MEMSミラーを用いたり、デフォーマブルミラーを用いたり、空間光変調器を用いたりすることができる。   Further, as the wavefront correction means, a MEMS mirror, a deformable mirror, or a spatial light modulator can be used.

本発明の第3のコヒーレントラマン散乱顕微鏡は、図3に構成を示すように、第一の波長成分を持つ波長可変な第一のパルス光を発生させる第一のパルスレーザ発生手段1201と、前記第一の波長成分と異なる第二の波長成分を持つ波長可変な第二のパルス光を発生させる第二のパルスレーザ発生手段1202と、前記第一のパルス光と前記第二のパルス光を同時に標本1220に照射する照射手段1210と、前記標本1220を透過した前記第一のパルス光及び前記第二のパルス光と前記標本から発生した散乱光を集光する集光手段1230と、集光された前記散乱光から少なくとも前記第一の波長成分と前記第二の波長成分を阻止しコヒーレントラマン散乱光を通過させる波長分散型分光手段1240と、前記コヒーレントラマン散乱光を検出する散乱光検出手段1250と、前記コヒーレントラマン散乱光の波長が常に一定になるように前記第一のパルス光の波長と前記第二のパルス光の波長を同時に制御して走査する波長走査手段1270とを有することを特徴とする。   As shown in FIG. 3, the third coherent Raman scattering microscope of the present invention has a first pulse laser generating means 1201 for generating a first variable wavelength pulsed light having a first wavelength component, A second pulse laser generating means 1202 for generating a wavelength-variable second pulsed light having a second wavelength component different from the first wavelength component; and the first pulsed light and the second pulsed light simultaneously. An irradiating means 1210 for irradiating the specimen 1220; a condensing means 1230 for condensing the first pulsed light and the second pulsed light transmitted through the specimen 1220 and scattered light generated from the specimen; A wavelength dispersive spectroscopic means 1240 for blocking at least the first wavelength component and the second wavelength component from the scattered light and allowing the coherent Raman scattered light to pass through; and the coherent Raman scattering. Scattered light detecting means 1250 for detecting light, and wavelength for scanning by simultaneously controlling the wavelength of the first pulsed light and the wavelength of the second pulsed light so that the wavelength of the coherent Raman scattered light is always constant. And a scanning unit 1270.

本発明の第3のコヒーレントラマン散乱顕微鏡においては、波長走査手段1270を用いることにより、コヒーレントラマン散乱光の波長を常に一定に保ち、したがって、波長分散型分光手段によるコヒーレントラマン散乱光の集光位置を不動にすることができるので、集光位置の移動による検出感度の変動を除去して、CARS信号の測定精度を常に安定に保つことが可能となる。さらに、通常波長が異なるコヒーレントラマン散乱光の集光位置を固定するために必要だった、波長分散型分光手段の後方に配置する分散補償手段を省略することができるというメリットがある。   In the third coherent Raman scattering microscope of the present invention, by using the wavelength scanning unit 1270, the wavelength of the coherent Raman scattered light is always kept constant. Therefore, the condensing position of the coherent Raman scattered light by the wavelength dispersion type spectroscopic unit Therefore, it is possible to remove the variation in the detection sensitivity due to the movement of the condensing position and keep the measurement accuracy of the CARS signal always stable. Furthermore, there is an advantage that the dispersion compensation means arranged behind the wavelength dispersion type spectroscopic means, which is necessary for fixing the condensing position of the coherent Raman scattered light having different wavelengths, can be omitted.

この発明の好適一実施形態においては、前記波長分散型分光手段は、波長分散素子と遮蔽板を有することを特徴とする。   In a preferred embodiment of the present invention, the wavelength dispersion type spectroscopic means includes a wavelength dispersion element and a shielding plate.

本実施形態においては、波長分散素子と遮蔽板を用いることにより、前記波長分散型分光素子は、第一のパルス光及び第二のパルス光をほぼ完全に排除しながらコヒーレントラマン散乱を高効率透過させることができるので、CARS信号の高S/N比検出が実現できるメリットがある。   In this embodiment, by using a wavelength dispersion element and a shielding plate, the wavelength dispersion type spectroscopic element transmits coherent Raman scattering with high efficiency while almost completely eliminating the first pulse light and the second pulse light. Therefore, there is an advantage that high S / N ratio detection of the CARS signal can be realized.

その波長分散素子として、回折格子やフォトニック結晶や分散ファイバーを用いると、高分解能で波長分離ができるので、コヒーレントラマン散乱光の波長が第一及び第二のパルス光と近い場合でも、コヒーレントラマン散乱光のみを高効率で検出することができる。   If a diffraction grating, a photonic crystal, or a dispersion fiber is used as the wavelength dispersion element, wavelength separation can be performed with high resolution. Therefore, even if the wavelength of the coherent Raman scattering light is close to the first and second pulse lights, the coherent Raman Only scattered light can be detected with high efficiency.

本発明の第4のコヒーレントラマン散乱顕微鏡は、図4に構成を示すように、第一の波長成分を持つ第一のパルス光を発生させる第一のパルスレーザ発生手段1301と、前記第一の波長成分と異なる第二の波長成分を持つ第二のパルス光を発生させる第二のパルスレーザ発生手段1302と、前記第一のパルス光と前記第二のパルス光を同時に標本1320に照射する照射手段1310と、前記標本を透過した前記第一のパルス光及び前記第二のパルス光と前記標本1320から発生した散乱光を集光する集光手段1330と、集光された前記散乱光から少なくとも前記第一の波長成分と前記第二の波長成分を阻止しコヒーレントラマン散乱光を通過させる波長分散型分光手段1340と、前記コヒーレントラマン散乱光を検出する散乱光検出手段1350と、前記散乱光が前記散乱光検出手段1350に入射するように前記第二のパルス光の波長に同期して前記波長分散型分光手段を駆動する波長分散駆動手段1380とを有することを特徴とする。   As shown in FIG. 4, the fourth coherent Raman scattering microscope of the present invention includes first pulse laser generating means 1301 for generating first pulsed light having a first wavelength component, and the first pulse laser. Second pulse laser generation means 1302 for generating a second pulsed light having a second wavelength component different from the wavelength component, and irradiation for irradiating the sample 1320 with the first pulsed light and the second pulsed light simultaneously Means 1310; condensing means 1330 for condensing the first pulsed light and the second pulsed light transmitted through the specimen and scattered light generated from the specimen 1320; and at least from the collected scattered light. Wavelength dispersive spectroscopic means 1340 for blocking the first wavelength component and the second wavelength component and allowing the coherent Raman scattered light to pass through, and the scattered light for detecting the coherent Raman scattered light. And a wavelength dispersion driving unit 1380 for driving the wavelength dispersion type spectroscopic unit in synchronization with the wavelength of the second pulsed light so that the scattered light is incident on the scattered light detection unit 1350. It is characterized by.

本発明の第4のコヒーレントラマン散乱顕微鏡においては、波長分散駆動手段を用いることにより、波長分散型分光手段により波長分離されたコヒーレントラマン散乱の集光位置を不動にすることができるので、CARS信号の測定精度を常に安定に保つことが可能となる。   In the fourth coherent Raman scattering microscope of the present invention, by using the wavelength dispersion driving means, the condensing position of the coherent Raman scattering wavelength-separated by the wavelength dispersion type spectroscopic means can be fixed, so that the CARS signal It is possible to always keep the measurement accuracy stable.

波長分散型分光手段に回折格子が含まれる場合においては、波長分散駆動手段としてその回折格子の入射角を制御することにより、波長分離されたコヒーレントラマン散乱の集光位置を不動にすることができる。   When the wavelength dispersion type spectroscopic means includes a diffraction grating, the condensing position of the wavelength-separated coherent Raman scattering can be fixed by controlling the incident angle of the diffraction grating as the wavelength dispersion driving means. .

波長分散型分光手段に音響光学素子が含まれる場合においては、波長分散駆動手段としてその音響光学素子の駆動周波数を制御することにより、波長分離されたコヒーレントラマン散乱の集光位置を不動にすることができる。   In the case where an acoustooptic element is included in the wavelength dispersion type spectroscopic means, the focusing position of the wavelength-separated coherent Raman scattering is fixed by controlling the driving frequency of the acoustooptic element as the wavelength dispersion driving means. Can do.

波長分散型分光手段に波長分散プリズムが含まれる場合においては、波長分散駆動手段としてその波長分散プリズムの入射角を制御することにより、波長分離されたコヒーレントラマン散乱の集光位置を不動にすることができる。   When a wavelength dispersion prism is included in the wavelength dispersion type spectroscopic means, the incident position of the wavelength dispersion prism is controlled as the wavelength dispersion driving means so that the condensing position of the wavelength-separated coherent Raman scattering is fixed. Can do.

以下に、図面を用いて本発明の実施例について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

〔実施例1〕
本発明による第一実施例の落射検出型CARS顕微鏡について説明する。
[Example 1]
The epi-illumination detection type CARS microscope according to the first embodiment of the present invention will be described.

図8に示すように、ポンプ光を発生させるためのポンプ光レーザ光源501と、ストークス光を発生させるためのストークス光レーザ光源502と、ポンプ光レーザ光源501とストークス光レーザ光源502を同時に励起するための励起レーザ503と、ポンプ光とストークス光のパルスの同期をとるための同調器504と、パルス光及びストークス光の繰り返し周波数を調整するための一対のパルス選択器505と、パルス光とストークス光が同時に標本520を照射するよう光路長差を調整するための光路長調整器506と、パルス光及びストークス光のパルス幅を計測するためのオートコリレータ507と、パルス光及びストークス光の波長を監視するための波長モニタ508と、ポンプ光の波長より短い波長領域を阻止するための分光フィルタユニットB560と、ポンプ光及びストークス光を標本保持台534に保持された標本520内に集光するための対物レンズ511を含む落射型顕微鏡本体510と、ポンプ光及びストークス光の標本520内の集光位置をガルバノミラーx526とガルバノミラーy527を用いて空間的に走査するための走査ユニット525と、標本520で発生した後方散乱光からポンプ光とストークス光を除去してアンチストークス光のみ透過させるための分光フィルタユニットA540と、アンチストークス光の強度を検出するための光検出器550とからなる。   As shown in FIG. 8, a pump light laser light source 501 for generating pump light, a Stokes light laser light source 502 for generating Stokes light, and a pump light laser light source 501 and a Stokes light laser light source 502 are excited simultaneously. A pump laser 503, a tuner 504 for synchronizing the pulses of the pump light and the Stokes light, a pair of pulse selectors 505 for adjusting the repetition frequency of the pulse light and the Stokes light, the pulse light and the Stokes light The optical path length adjuster 506 for adjusting the optical path length difference so that the light irradiates the sample 520 at the same time, the autocorrelator 507 for measuring the pulse width of the pulsed light and the Stokes light, and the wavelengths of the pulsed light and the Stokes light. A wavelength monitor 508 for monitoring and a wavelength region shorter than the wavelength of the pump light An epi-illumination microscope main body 510 including an optical filter unit B 560, an objective lens 511 for condensing the pump light and Stokes light in the sample 520 held on the sample holder 534, and the pump light and Stokes light in the sample 520 And a scanning unit 525 for spatially scanning the light condensing position using a galvanomirror x526 and a galvanomirror y527, and pump light and Stokes light are removed from backscattered light generated by the sample 520, and only anti-Stokes light is transmitted And a photodetector 550 for detecting the intensity of anti-Stokes light.

分光フィルタユニットA540は、標本520より発生した散乱光を波長によって空間的に分離するための分散素子A541と、散乱光を波長毎に異なる位置に集光させるための分散投影レンズA542と、ポンプ光の波長以上の波長成分を遮蔽するための遮光板A543と、ポンプ光の波長より波長の短い散乱成分を光検出器550に集光させるための分散補償レンズA544とからなる。また、分散素子A541より手前の光路上には、遮光板A543を含む平面上において、異なる波長間のクロストークを最小にするためのピンホールA547を含むビームエキスパンダA546が配置されている。   The spectral filter unit A540 includes a dispersion element A541 for spatially separating scattered light generated from the sample 520 according to wavelength, a dispersion projection lens A542 for condensing the scattered light at different positions for each wavelength, and pump light. And a dispersion compensation lens A544 for condensing the light-scattering component having a wavelength shorter than the wavelength of the pump light on the photodetector 550. In addition, a beam expander A546 including a pinhole A547 for minimizing crosstalk between different wavelengths is arranged on the plane including the light shielding plate A543 on the optical path before the dispersive element A541.

分光フィルタユニットB560は、ポンプ光及びストークス光を光の波長によって空間的に分離するための分散素子B561と、ポンプ光及びストークス光を波長毎に異なる位置に集光させるための分散投影レンズB562と、ポンプ光の波長より短い波長成分を遮蔽するための遮光板B563と、ポンプ光の波長以上の波長成分を再び集光させるための分散補償レンズB564と、分散素子B561により生じた波長分散を解消させるための補償素子B565とからなる。また、分散素子B561より手前の光路上には、遮光板B563を含む平面上において、異なる波長間のクロストークを最小にするためのピンホールB567を含んだビームエキスパンダB566が配置されている。   The spectral filter unit B560 includes a dispersion element B561 for spatially separating the pump light and the Stokes light according to the wavelength of the light, and a dispersion projection lens B562 for condensing the pump light and the Stokes light at different positions for each wavelength. , The light shielding plate B563 for shielding the wavelength component shorter than the wavelength of the pump light, the dispersion compensation lens B564 for condensing the wavelength component equal to or larger than the wavelength of the pump light, and the wavelength dispersion caused by the dispersion element B561 Compensating element B565 for the purpose. A beam expander B566 including a pinhole B567 for minimizing crosstalk between different wavelengths is disposed on the optical path before the dispersive element B561 on the plane including the light shielding plate B563.

以下に、分光フィルタユニットA540及び分光フィルタユニットB560の詳細を説明し、その波長分解能を算出する。分光フィルタユニットA540及び分光フィルタユニットB560に用いられている分散素子A541及び分散素子B561は、どちらも1mm当たり1000本の回折格子である。この回折格子による一次回折光の波長分散は、1nm当たりおよそ10-3ラジアンである。分散投影レンズA542及び分散投影レンズB562は、どちらも焦点距離100mmの結像レンズであり、その焦点面上には、1mm当たり10nmの波長分散で、ピンホールA547及びピンホールB567の像が分光されて投影される。直径がそれぞれ5μmのピンホールA547及びピンホールB567の単色像は、遮光板A543及び遮光板B563を含む平面上に、それぞれ直径10μmで投影されるように設計されているので、波長分散の分解能は0.1nm程度と算出される。 The details of the spectral filter unit A540 and the spectral filter unit B560 will be described below, and the wavelength resolution thereof will be calculated. Both the dispersive element A541 and the dispersive element B561 used in the spectroscopic filter unit A540 and the spectroscopic filter unit B560 are 1000 diffraction gratings per 1 mm. The wavelength dispersion of the first-order diffracted light by this diffraction grating is about 10 −3 radians per 1 nm. Both the dispersion projection lens A 542 and the dispersion projection lens B 562 are imaging lenses having a focal length of 100 mm, and the images of the pinhole A547 and the pinhole B567 are dispersed on the focal plane with a wavelength dispersion of 10 nm per 1 mm. Projected. The monochromatic images of the pinhole A547 and the pinhole B567 each having a diameter of 5 μm are designed to be projected at a diameter of 10 μm on the plane including the light shielding plate A543 and the light shielding plate B563, so that the resolution of chromatic dispersion is It is calculated as about 0.1 nm.

このように、本実施例の落射検出型CARS顕微鏡においては、それぞれ波長分解能が0.1nm程度の分光フィルタユニットB560と分光フィルタユニットA540とを組み合わせて用いている。したがって、ポンプ光の波長よりも0.2nm短いアンチストークス光まで、ポンプ光のクロストークなしに検出することが可能である。例えば、ポンプ光の波長が800nmならば、アンチストークス光は波長799.8nmまで検出可能であり、このとき分子振動の検出の下限は、約3cm-1である。 Thus, in the epi-illumination detection type CARS microscope of the present embodiment, the spectral filter unit B560 and the spectral filter unit A540 each having a wavelength resolution of about 0.1 nm are used in combination. Therefore, it is possible to detect even anti-Stokes light 0.2 nm shorter than the wavelength of the pump light without crosstalk of the pump light. For example, if the wavelength of the pump light is 800 nm, the anti-Stokes light can be detected up to a wavelength of 799.8 nm. At this time, the lower limit of detection of molecular vibration is about 3 cm −1 .

なお、ポンプ光及びストークス光の分光スペクトルの波長幅が十分狭い場合においては、分光フィルタユニットB560は不要であることは言うまでもない。   Needless to say, the spectral filter unit B560 is unnecessary when the wavelength widths of the spectral spectra of the pump light and the Stokes light are sufficiently narrow.

〔実施例2〕
本発明による第二実施例の透過偏光検出型CARS顕微鏡を説明する。
[Example 2]
A transmission polarization detection type CARS microscope according to a second embodiment of the present invention will be described.

図9に示すように、ポンプ光を発生させるためのポンプ光レーザ光源601と、ストークス光を発生させるためのストークス光レーザ光源602と、ポンプ光レーザ光源601とストークス光レーザ光源602を同時に励起するための励起レーザ603と、ポンプ光とストークス光のパルスの同期をとるための同調器604と、パルス光とストークス光それぞれの波長バンド領域を制限するための分光フィルタユニットB660及び分光フィルタユニットC670と、パルス光とストークス光が同時に標本620を照射するよう光路長差を調整するための光路長調整器606と、パルス光とストークス光をそれぞれ異なる角度の直線偏光に変換するための一対の偏光子609と、パルス光及びストークス光の繰り返し周波数を低減するためのパルス選択器605と、パルス光及びストークス光のパルス幅を計測するためのオートコリレータ607と、パルス光及びストークス光の波長を監視するための波長モニタ608と、ポンプ光及びストークス光を標本保持台621に保持された標本620内に集光するための対物レンズ611及び標本620で発生した前方散乱光を集光するための集光レンズ630及び標本保持台621に機械的に接続されて標本620をポンプ光及びストークス光の標本620内の集光位置に対して空間的に走査するための標本位置走査装置622とを含む透過型顕微鏡本体610と、標本620で発生した前方散乱光からノイズとなる非共鳴散乱光を取り除くための検光子631と、さらに、ポンプ光とストークス光を除去してアンチストークス光のみ透過させるための分光フィルタユニットA640と、アンチストークス光の強度を検出するための光検出器650とからなる。   As shown in FIG. 9, the pump light laser light source 601 for generating pump light, the Stokes light laser light source 602 for generating Stokes light, and the pump light laser light source 601 and the Stokes light laser light source 602 are excited simultaneously. An excitation laser 603, a tuner 604 for synchronizing the pulses of the pump light and the Stokes light, a spectral filter unit B660 and a spectral filter unit C670 for limiting the wavelength band regions of the pulsed light and the Stokes light, respectively , An optical path length adjuster 606 for adjusting the optical path length difference so that the pulsed light and the Stokes light irradiate the sample 620 at the same time, and a pair of polarizers for converting the pulsed light and the Stokes light into linearly polarized light at different angles, respectively. 609 for reducing the repetition frequency of pulsed light and Stokes light Luth selector 605, autocorrelator 607 for measuring the pulse width of pulsed light and Stokes light, wavelength monitor 608 for monitoring the wavelength of pulsed light and Stokes light, and a sample holder for pump light and Stokes light The sample 620 is mechanically connected to the objective lens 611 for condensing the sample 620 held by the sample 621 and the condenser lens 630 for collecting the forward scattered light generated by the sample 620 and the sample holder 621. A transmission microscope main body 610 including a specimen position scanning device 622 for spatially scanning the condensed light in the specimen 620 of pump light and Stokes light, and noise from forward scattered light generated in the specimen 620. An analyzer 631 for removing non-resonant scattered light, and only anti-Stokes light by removing pump light and Stokes light A spectral filter unit A640 for bulk, and an optical detector 650 Metropolitan for detecting the intensity of anti-Stokes light.

分光フィルタユニットB660は、図10にその立体構造を示すように、ポンプ光を分散素子B661に向かって折り返すための導入ミラーB668と、異なる波長間のクロストークを最小にするためのピンホールB667を含んだビームエキスパンダB666と、ポンプ光を光の波長によって空間的に分離するための分散素子B661と、ポンプ光を波長毎に異なる位置に集光させるための分散投影レンズB662と、その集光位置に配置されポンプ光の波長帯域を制限するための遮光スリットB663と、遮光スリットB663により波長帯域を制限されたポンプ光及びストークス光を折り返して分散素子B661によって分散補償させるための反射板B664と、分散素子B661で分散補償された光を導出するための導出ミラーB669とからなる。   As shown in FIG. 10, the spectral filter unit B660 includes an introduction mirror B668 for turning back the pump light toward the dispersion element B661 and a pinhole B667 for minimizing crosstalk between different wavelengths. The included beam expander B666, the dispersive element B661 for spatially separating the pump light according to the wavelength of the light, the dispersion projection lens B662 for condensing the pump light at different positions for each wavelength, and its condensing A light shielding slit B663 arranged at a position for limiting the wavelength band of the pump light, and a reflector B664 for folding back the pump light and the Stokes light whose wavelength band is restricted by the light shielding slit B663 and compensating for dispersion by the dispersion element B661. Deriving mirror B6 for deriving the dispersion-compensated light by the dispersive element B661 Consisting of 9.

分光フィルタユニットC670は、上述の分光フィルタユニットB660と同様の構成である。ただし、分光フィルタユニットC670の分散素子C671にはガルバノ走査装置C675が取り付けられていて、分散素子C671の角度を振ることにより、分光フィルタユニットC670の透過波長帯域をストークス光の波長に合わせて走査させることができる。   The spectral filter unit C670 has the same configuration as the spectral filter unit B660 described above. However, a galvano scanning device C675 is attached to the dispersion element C671 of the spectral filter unit C670, and the transmission wavelength band of the spectral filter unit C670 is scanned in accordance with the wavelength of the Stokes light by changing the angle of the dispersion element C671. be able to.

ポンプ光とストークス光を除去してアンチストークス光のみ透過させるための分光フィルタユニットA640の内部構造については、第一実施例における分光フィルタユニットA540のそれと同様である。   The internal structure of the spectral filter unit A640 for removing pump light and Stokes light and transmitting only anti-Stokes light is the same as that of the spectral filter unit A540 in the first embodiment.

本実施例においては、第一実施例と同様に約3cm-1までの分子振動の検出が可能である。 In the present embodiment, molecular vibrations up to about 3 cm −1 can be detected as in the first embodiment.

さらに、本実施例においては、分光フィルタユニットB660及び分光フィルタユニットC670の遮光スリットB663及び遮光スリットC673のスリット幅を変えることにより、ポンプ光とストークス光の波長帯域を調整することができ、分子振動スペクトルの検出感度と分解能のトレードオフを調整し、検出効率の最適化を図ることができる。   Further, in this embodiment, the wavelength bands of the pump light and the Stokes light can be adjusted by changing the slit widths of the light shielding slit B663 and the light shielding slit C673 of the spectral filter unit B660 and the spectral filter unit C670. It is possible to optimize the detection efficiency by adjusting the trade-off between spectrum detection sensitivity and resolution.

さらに、本実施例においては、分光フィルタユニットC670の透過波長帯域を、ストークス光の波長に合わせて走査することができるので、分光フィルタユニットC670の透過波長帯域の中心を常にストークス光の波長の中心に合わせながら、ストークス光の波長を走査することができるので、安定したアンチストークス光の信号強度を得ることができる。   Furthermore, in the present embodiment, the transmission wavelength band of the spectral filter unit C670 can be scanned in accordance with the Stokes light wavelength, so the center of the transmission wavelength band of the spectral filter unit C670 is always the center of the Stokes light wavelength. Since the wavelength of the Stokes light can be scanned while adjusting to the above, stable signal strength of the anti-Stokes light can be obtained.

〔実施例3〕
本発明による第三実施例の透過検出型CARS顕微鏡を説明する。
Example 3
A transmission detection type CARS microscope according to a third embodiment of the present invention will be described.

図11に示すように、ポンプ光を発生させるためのポンプ光レーザ光源401と、ストークス光を発生させるためのストークス光レーザ光源402と、ポンプ光レーザ光源401とストークス光レーザ光源402を同時に励起するための励起レーザ403と、ポンプ光とストークス光のパルスの同期をとるための同調器404と、パルス光及びストークス光の繰り返し周波数を調整するための一対のパルス選択器405と、パルス光とストークス光が同時に標本420を照射するよう光路長差を調整するための光路長調整器406と、パルス光及びストークス光のパルス幅を計測するためのオートコリレータ407と、パルス光及びストークス光の波長を監視するための波長モニタ408と、波長モニタ408からの情報をもとにポンプ光レーザ光源401とストークス光レーザ光源402の発振波長を制御する波長制御装置470と、ポンプ光及びストークス光を標本保持台421に保持された標本420内に集光するための第一の対物レンズ412を有する透過型顕微鏡本体410と、ポンプ光及びストークス光の標本420内の集光位置を空間的に走査するために標本保持台421の位置を駆動する走査ユニット422と、標本420で発生した前方散乱光を集光するための第二の対物レンズ430と、集光された前方散乱光からポンプ光とストークス光を除去してアンチストークス光のみ透過させるための分光フィルタユニット440と、アンチストークス光の強度を検出するための光検出器450と、分光フィルタユニット440内のアンチストークス光の集光位置を制御する適応光学系460とからなる。   As shown in FIG. 11, a pump light laser light source 401 for generating pump light, a Stokes light laser light source 402 for generating Stokes light, and a pump light laser light source 401 and a Stokes light laser light source 402 are excited simultaneously. A pump laser 403 for tuning, a tuner 404 for synchronizing pulses of pump light and Stokes light, a pair of pulse selectors 405 for adjusting the repetition frequency of pulse light and Stokes light, and pulse light and Stokes light. The optical path length adjuster 406 for adjusting the optical path length difference so that the light irradiates the sample 420 simultaneously, the autocorrelator 407 for measuring the pulse width of the pulsed light and the Stokes light, and the wavelengths of the pulsed light and the Stokes light. The wavelength monitor 408 for monitoring and the pump light level based on the information from the wavelength monitor 408 A wavelength control device 470 for controlling the oscillation wavelengths of the light source 401 and the Stokes laser light source 402, and a first objective lens 412 for condensing the pump light and the Stokes light in the specimen 420 held on the specimen holder 421. A transmission microscope main body 410, a scanning unit 422 for driving the position of the sample holder 421 in order to spatially scan the condensed position of the pump light and the Stokes light in the sample 420, and the front generated by the sample 420 A second objective lens 430 for condensing scattered light, a spectral filter unit 440 for removing pump light and Stokes light from the collected forward scattered light and transmitting only anti-Stokes light, and anti-Stokes light The light detector 450 for detecting the intensity of the light and the focusing position of the anti-Stokes light in the spectral filter unit 440 are controlled. Consisting adaptive optics 460 Metropolitan to.

分光フィルタユニット440は、標本420より発生した散乱光を波長によって空間的に分離するための分散素子441と、散乱光を波長毎に異なる位置に集光させるための分散投影レンズ442と、アンチストークス光の波長成分以外を遮蔽するための遮光板443とからなる。また、分散素子441より手前の光路上には、遮光板443を有する平面上において、異なる波長間のクロストークを最小にするためのピンホール447を有するビームエキスパンダ446が配置されている。   The spectral filter unit 440 includes a dispersion element 441 for spatially separating scattered light generated from the specimen 420 according to wavelength, a dispersion projection lens 442 for collecting scattered light at different positions for each wavelength, and anti-Stokes. It comprises a light shielding plate 443 for shielding light other than the wavelength component of light. A beam expander 446 having a pinhole 447 for minimizing crosstalk between different wavelengths is disposed on the optical path in front of the dispersive element 441 on the plane having the light shielding plate 443.

波長制御装置470は、アンチストークス光の波長、言い換えれば振動数が常に一定になるように、ポンプ光レーザ光源401とストークス光レーザ光源402の発振波長を制御する。アンチストークス光の振動数をωAS、ポンプ光の振動数をωP 、ストークス光の振動数をωS 、分子の固有振動数をωV とすると、それらの振動数の間には次の関係式が成立する。 The wavelength controller 470 controls the oscillation wavelengths of the pump light laser light source 401 and the Stokes light laser light source 402 so that the wavelength of the anti-Stokes light, in other words, the frequency is always constant. When the frequency of anti-Stokes light is ω AS , the frequency of pump light is ω P , the frequency of Stokes light is ω S , and the natural frequency of the molecule is ω V , the relationship between these frequencies is as follows: The formula holds.

ωP =ωAS−ωV
ωS =ωAS−2ωV
したがって、波長制御装置470は、ωASを一定値のままωP とωS を上式に従うように、ポンプ光レーザ光源401とストークス光レーザ光源402の発振波長を同時に制御する。
ω P = ω AS −ω V
ω S = ω AS -2ω V
Therefore, the wavelength controller 470 simultaneously controls the oscillation wavelengths of the pump light laser light source 401 and the Stokes light laser light source 402 so that ω P and ω S follow the above equation while ω AS is a constant value.

適応光学系460は、第二の対物レンズ430を透過したポンプ光又はストークス光又はアンチストークス光の集光位置を検出する集光位置センサ461と、集光位置センサ461に電気的に接続され第二の対物レンズ430の焦点位置を補正する焦点位置補正装置462と、集光位置センサ461に電気的に接続され分光フィルタユニット440内でのアンチストークス光の集光位置を制御するガルバノミラーからなる集光位置補正装置463とからなる。集光位置センサ461は、図12に示すように、結像レンズ4611と、結像レンズ4611による結像光束を2分割するハーフミラー4612と、結像レンズ4611の焦点位置に対してその前後に配置されたエリアセンサ4613A、4613Bと、二つのエリアセンサ4613A、4613Bの信号から結像レンズ4611による集光位置を算出し、集光位置のずれ量をもとに焦点位置補正装置462と集光位置補正装置463の駆動信号を出力する制御装置4614からなる。   The adaptive optical system 460 is electrically connected to the condensing position sensor 461 and the condensing position sensor 461 for detecting the condensing position of the pump light, Stokes light, or anti-Stokes light transmitted through the second objective lens 430. A focal position correction device 462 that corrects the focal position of the second objective lens 430 and a galvano mirror that is electrically connected to the condensing position sensor 461 and controls the condensing position of the anti-Stokes light in the spectral filter unit 440. A condensing position correction device 463. As shown in FIG. 12, the condensing position sensor 461 includes an imaging lens 4611, a half mirror 4612 that divides the imaging light flux by the imaging lens 4611 into two parts, and a focal position of the imaging lens 4611 before and after the focusing lens. The condensing position by the imaging lens 4611 is calculated from the signals of the arranged area sensors 4613A and 4613B and the two area sensors 4613A and 4613B, and the focal position correcting device 462 and the condensing light are calculated based on the deviation amount of the condensing position. The controller 4614 outputs a drive signal for the position correction device 463.

このように、本実施例の透過検出型CARS顕微鏡においては、適応光学系460を用いることにより、標本の形状や屈折率の不均一性にかかわらず、常にアンチストークス光を検出器450の開口部に集光することができるので、検出感度の変動が少なく、高精度な計測が可能となる。さらに、本実施例においては、波長制御装置470を用いることにより、検出するコヒーレントラマン振動数によらずに、常にアンチストークス光を一箇所に集光することができるので、通常分光フィルタユニット440の後方に配置される分光補償光学系を省略し、コンパクトな装置を実現することができる。   Thus, in the transmission detection type CARS microscope of the present embodiment, by using the adaptive optical system 460, the anti-Stokes light is always transmitted through the aperture of the detector 450 regardless of the sample shape and the refractive index nonuniformity. Therefore, it is possible to perform highly accurate measurement with little variation in detection sensitivity. Furthermore, in the present embodiment, by using the wavelength control device 470, the anti-Stokes light can be always collected in one place regardless of the detected coherent Raman frequency. A compact apparatus can be realized by omitting the spectral compensation optical system disposed behind.

なお、集光位置センサ461としては、位置検出素子、分割ディテクタ、ラインセンサ、イメージセンサ等を用てもよく、集光位置の偏心を補正するように動作するものであってもよく、何れも標本420の屈折率分布による透過光のふらつきを補正して、散乱光の集光位置を安定させることができる。   In addition, as the condensing position sensor 461, a position detecting element, a split detector, a line sensor, an image sensor, or the like may be used, and may operate to correct the eccentricity of the condensing position. The fluctuation position of the transmitted light due to the refractive index distribution of the sample 420 can be corrected, and the light collection position of the scattered light can be stabilized.

また、集光位置補正装置463としては、反射角調整可能なミラーや偏向角調整可能なプリズムを用いることができる。あるいは、第二の対物レンズ430の全体又は一部の位置を調節するようにしてもよい。   As the condensing position correction device 463, a mirror that can adjust the reflection angle or a prism that can adjust the deflection angle can be used. Alternatively, the position of the whole or a part of the second objective lens 430 may be adjusted.

〔実施例4〕
本発明による第四実施例の透過検出型CARS顕微鏡を説明する。
Example 4
A transmission detection type CARS microscope according to a fourth embodiment of the present invention will be described.

図13に示すように、ポンプ光を発生させるためのポンプ光レーザ光源1501と、ストークス光を発生させるためのストークス光レーザ光源1502と、ポンプ光レーザ光源1501とストークス光レーザ光源1502を同時に励起するための励起レーザ1503と、ポンプ光とストークス光のパルスの同期をとるための同調器1504と、パルス光及びストークス光の繰り返し周波数を調整するための一対のパルス選択器1505と、パルス光とストークス光が同時に標本1620を照射するよう光路長差を調整するための光路長調整器1506と、パルス光及びストークス光のパルス幅を計測するためのオートコリレータ1507と、パルス光及びストークス光の波長を監視するための波長モニタ1508と、ポンプ光及びストークス光を標本保持台1621に保持された標本1620内に集光するための第一の対物レンズ1611を有する透過型顕微鏡本体1610と、ポンプ光及びストークス光の標本1620内の集光位置を空間的に走査するために標本保持台1621の位置を駆動する走査ユニット1622と、標本1620で発生した前方散乱光を集光するための第二の対物レンズ1630と、標本1620を透過し第二の対物レンズ1630で集光された前方散乱光の波面を検出する波面検出器1660と、その前方散乱光の透過波面を補正するための波面補正器1670と、波面補正器1670で波面が補正された前方散乱光からポンプ光とストークス光を除去してアンチストークス光のみ透過させるための分光フィルタユニット1640と、アンチストークス光の強度を検出するための光検出器1650と、波長モニタ1508からの情報をもとに分光フィルタユニット1640内の分散素子1641の角度をガルバノ走査装置1675により振ってアンチストークス光が常に光検出器1650に入射するように制御する波長分散駆動器1580とからなる。   As shown in FIG. 13, a pump light laser light source 1501 for generating pump light, a Stokes light laser light source 1502 for generating Stokes light, and a pump light laser light source 1501 and a Stokes light laser light source 1502 are excited simultaneously. A pump laser 1503, a tuner 1504 for synchronizing the pulses of the pump light and the Stokes light, a pair of pulse selectors 1505 for adjusting the repetition frequency of the pulse light and the Stokes light, and the pulse light and the Stokes light. The optical path length adjuster 1506 for adjusting the optical path length difference so that the light irradiates the sample 1620 at the same time, the autocorrelator 1507 for measuring the pulse width of the pulsed light and the Stokes light, and the wavelengths of the pulsed light and the Stokes light. Wavelength monitor 1508 for monitoring, pump light and Stokes The transmission microscope main body 1610 having the first objective lens 1611 for condensing the light beam in the sample 1620 held on the sample holding table 1621 and the condensing positions of the pump light and the Stokes light in the sample 1620 spatially A scanning unit 1622 that drives the position of the sample holder 1621 for scanning, a second objective lens 1630 for condensing forward scattered light generated by the sample 1620, and a second objective lens that passes through the sample 1620 and passes therethrough. A wavefront detector 1660 for detecting the wavefront of the forward scattered light collected at 1630, a wavefront corrector 1670 for correcting the transmitted wavefront of the forward scattered light, and a forward scattering whose wavefront has been corrected by the wavefront corrector 1670. A spectral filter unit 1640 for removing pump light and Stokes light from light and transmitting only anti-Stokes light, and anti-Stokes The detector 1650 for detecting the intensity of the light and the angle of the dispersion element 1641 in the spectral filter unit 1640 based on the information from the wavelength monitor 1508 are swung by the galvano scanning device 1675 so that the anti-Stokes light is always detected by the light detector. And a chromatic dispersion driver 1580 that controls to be incident on 1650.

ここで、波面検出器1660はシャックハルトマンセンサからなる例であり、図14に示すように、この波面検出器1660は、マイクロレンズアレイ1661と、その焦点面に配置されたイメージセンサとしてのCCD1662と、CCD1662からの点列間の間隔をもとに波面の形状を計算する波面計算器1663とからなり、波面が基準波面からずれていると、そのずれに応じてCCD1662上に得られる点列間の間隔もずれるので、その点列間の間隔のずれ量に基づいて波面計算器1663で波面形状を計算して出力するものである。   Here, the wavefront detector 1660 is an example composed of a Shack-Hartmann sensor. As shown in FIG. 14, the wavefront detector 1660 includes a microlens array 1661 and a CCD 1662 as an image sensor disposed on the focal plane thereof. , And a wavefront calculator 1663 that calculates the shape of the wavefront based on the interval between the point sequences from the CCD 1662. When the wavefront is deviated from the reference wavefront, the inter-point sequence obtained on the CCD 1662 according to the deviation Therefore, the wavefront calculator 1663 calculates the wavefront shape based on the shift amount of the interval between the point sequences, and outputs it.

波面補正器1670は、透過型の空間位相変調器からなり、波面検出器1660で検出された波面形状を補正するように空間位相変調するものである。   The wavefront corrector 1670 is a transmissive spatial phase modulator, and performs spatial phase modulation so as to correct the wavefront shape detected by the wavefront detector 1660.

この実施例では、波面検出器1660により集光前の波面を検出して、その偏心方向と深度方向の集光位置及び集光における収差を求め、それをもとに波面補正器により波面を補正することにより、集光位置を偏心方向及び深度方向に一度に補正でき、さらに、標本1620を透過したことによる波面の乱れも補正することができるので、アンチストークス光の集光位置及び集光のスポットの形状を安定化し、CARS信号の測定精度を常に安定に保つことができる。   In this embodiment, the wavefront detector 1660 detects the wavefront before the light collection, finds the light collection position in the decentration direction and the depth direction, and aberrations in the light collection, and corrects the wavefront using the wavefront corrector based on that. By doing so, the condensing position can be corrected at once in the eccentric direction and the depth direction, and further, the disturbance of the wave front due to the transmission through the sample 1620 can also be corrected. The shape of the spot can be stabilized, and the measurement accuracy of the CARS signal can always be kept stable.

なお、波面検出器1660としては、シャックハルトマンセンサ以外に、波面干渉装置を用いたりすることができる。   In addition to the Shack-Hartmann sensor, a wavefront interference device can be used as the wavefront detector 1660.

また、波面補正器1670としては、空間位相変調器以外に、MEMSミラー、デフォフォーマブル(形状可変ミラー)等を用いてもよい。   In addition to the spatial phase modulator, the wavefront corrector 1670 may be a MEMS mirror, a deformable (variable shape mirror), or the like.

なお、以上は本発明のコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡に対する適用例のみ記述してきたが、ストークス光よりも波長の長いコヒーレントストークスラマン散乱光を検出するコヒーレントストークスラマン散乱(CSRS)顕微鏡についても、本発明の適用により、従来検出不可能であった固有振動数の低い分子を検出することが可能となることは、明らかである。   Although only the application example to the coherent anti-Stokes Raman scattering microscope of the present invention has been described above, the present invention also applies to a coherent Stokes Raman scattering (CSRS) microscope that detects coherent Stokes Raman scattered light having a longer wavelength than Stokes light. It is clear that it is possible to detect a molecule having a low natural frequency, which could not be detected in the past, by applying the above.

また、本明細書には以下に示す発明が記載されている。   Further, the present invention described below is described in this specification.

1.第一の波長成分を持つ第一のパルス光を発生される第一のパルスレーザ発生手段と、前記第一の波長成分と異なる第二の波長成分を持つ第二のパルス光を発生させる第二のパルスレーザ発生手段と、前記第一のパルス光と前記第二のパルス光を同時に標本に照射する照射手段と、前記標本を前記標本から発生した散乱光を集光する集光手段と、集光された前記散乱光から少なくとも前記第一の波長成分と前記第二の波長成分を阻止しコヒーレントラマン散乱光を通過させる波長帯域阻止手段と、前記コヒーレントラマン散乱光を検出する検出手段とを含むコヒーレントラマン散乱顕微鏡において、前記波長帯域阻止手段は分光手段を含むことを特徴とするコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   1. A first pulse laser generating means for generating a first pulsed light having a first wavelength component; and a second for generating a second pulsed light having a second wavelength component different from the first wavelength component. A pulse laser generating means, an irradiating means for simultaneously irradiating the specimen with the first pulse light and the second pulse light, a condensing means for condensing the scattered light generated from the specimen, A wavelength band blocking unit that blocks at least the first wavelength component and the second wavelength component from the emitted scattered light and transmits the coherent Raman scattered light; and a detecting unit that detects the coherent Raman scattered light. In the coherent Raman scattering microscope, the wavelength band blocking unit includes a spectroscopic unit.

2.前記波長帯域阻止手段は、阻止する波長帯域が可変であることを特徴とする、上記1記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   2. 2. The coherent Raman scattering microscope as described in 1 above, wherein the wavelength band blocking means is variable in blocking wavelength band.

3.前記分光手段は、空間的に波長を分散する波長分散手段と、空間的に光路を分割する光路分割手段とを含むことを特徴とする、上記1記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   3. 2. The coherent Raman scattering microscope according to claim 1, wherein the spectroscopic means includes wavelength dispersion means for spatially dispersing the wavelength and optical path dividing means for spatially dividing the optical path.

4.前記波長分散手段は、波長分散の空間分布が可変であることを特徴とする、上記2記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   4). 3. The coherent Raman scattering microscope according to 2 above, wherein the chromatic dispersion means has a variable spatial distribution of chromatic dispersion.

5.前記光路分割手段は、光路分割の空間位置が可変であることを特徴とする、上記2記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   5). 3. The coherent Raman scattering microscope according to 2 above, wherein the optical path dividing means has a variable spatial position of the optical path dividing.

6.前記波長分散手段は、回折格子を含むことを特徴とする、上記2記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   6). 3. The coherent Raman scattering microscope according to 2, wherein the wavelength dispersion means includes a diffraction grating.

7.前記波長分散手段は、波長分散プリズムを含むことを特徴とする、上記2記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   7). 3. The coherent Raman scattering microscope according to 2 above, wherein the wavelength dispersion means includes a wavelength dispersion prism.

8.前記波長分散手段は、フォトニック結晶を含むことを特徴とする、上記2記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   8). 3. The coherent Raman scattering microscope according to 2 above, wherein the wavelength dispersion means includes a photonic crystal.

9.前記波長分散手段は、ファイバーグレーティングを含むことを特徴とする、上記2記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   9. 3. The coherent Raman scattering microscope according to 2 above, wherein the wavelength dispersion unit includes a fiber grating.

10.前記光路分割手段は、遮蔽板であることを特徴とする、上記2記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   10. 3. The coherent Raman scattering microscope according to 2 above, wherein the optical path dividing means is a shielding plate.

11.前記光路分割手段は、ミラーであることを特徴とする、上記2記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   11. 3. The coherent Raman scattering microscope according to 2 above, wherein the optical path dividing means is a mirror.

12.前記光路分割手段は、プリズムであることを特徴とする、上記2記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   12 3. The coherent Raman scattering microscope according to 2 above, wherein the optical path dividing means is a prism.

13.前記光路分割手段は、MEMSミラーであることを特徴とする、上記2記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   13. 3. The coherent Raman scattering microscope according to 2 above, wherein the optical path dividing means is a MEMS mirror.

14.前記照明手段には、前記第一のパルス光の波長帯域を制限する第一の波長帯域制限手段を含むことを特徴とする、上記1記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   14 2. The coherent Raman scattering microscope according to claim 1, wherein the illuminating unit includes a first wavelength band limiting unit that limits a wavelength band of the first pulsed light.

15.前記第一の波長帯域制限手段と、前記波長帯域阻止手段は、それぞれを通過する波長帯域が互いに補間の関係にあることを特徴とする、上記14記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   15. 15. The coherent Raman scattering microscope according to claim 14, wherein the wavelength bands passing through the first wavelength band limiting unit and the wavelength band blocking unit are in an interpolating relationship with each other.

16.前記第一の波長帯域制限手段は、制限する波長帯域が可変であることを特徴とする、上記14記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   16. 15. The coherent Raman scattering microscope as described in 14 above, wherein the wavelength band to be limited by the first wavelength band limiting means is variable.

17.前記第一の波長帯域制限手段と前記波長帯域阻止手段は、それぞれの阻止する波長域が、前記第一の波長と連動して可変であることを特徴とする、上記15記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   17. 16. The coherent Raman scattering microscope according to claim 15, wherein each of the first wavelength band limiting unit and the wavelength band blocking unit has a variable wavelength band to be blocked in conjunction with the first wavelength. .

18.前記照明手段には、前記第二のパルス光の波長帯域を制限する第二の波長帯域制限手段を含むことを特徴とする、上記1記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   18. 2. The coherent Raman scattering microscope according to claim 1, wherein the illumination unit includes a second wavelength band limiting unit that limits a wavelength band of the second pulsed light.

19.前記第二の波長帯域制限手段と、前記波長帯域阻止手段は、それぞれを通過する波長帯域が互いに補間の関係にあることを特徴とする、上記14記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   19. 15. The coherent Raman scattering microscope according to claim 14, wherein the wavelength bands passing through the second wavelength band limiting unit and the wavelength band blocking unit are in an interpolating relationship with each other.

20.前記第二の波長帯域制限手段は、制限する波長帯域が可変であることを特徴とする、上記14記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   20. 15. The coherent Raman scattering microscope as described in 14 above, wherein the second wavelength band limiting means has a variable wavelength band to be limited.

21.前記第二の波長帯域制限手段と前記波長帯域阻止手段は、それぞれの阻止する波長域が、前記第二の波長と連動して可変であることを特徴とする、上記15記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   21. 16. The coherent Raman scattering microscope according to claim 15, wherein the second wavelength band limiting unit and the wavelength band blocking unit are configured such that the wavelength band to be blocked is variable in conjunction with the second wavelength. .

22.前記コヒーレントラマン散乱は、前記コヒーレントラマン散乱の波長が前記第一の波長成分及び前記第二の波長成分よりも短いコヒーレントアンチストークスラマン散乱であることを特徴とする、上記1〜21記載のコヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡。   22. The coherent anti-Stokes Raman scattering is a coherent anti-Stokes Raman scattering in which the wavelength of the coherent Raman scattering is shorter than the first wavelength component and the second wavelength component. Stokes Raman scattering microscope.

23.第一の波長成分を持つ第一のパルス光を発生させる第一のパルスレーザ発生手段と、前記第一の波長成分と異なる第二の波長成分を持つ第二のパルス光を発生させる第二のパルスレーザ発生手段と、前記第一のパルス光と前記第二のパルス光を同時に標本に照射する照射手段と、前記標本を透過した前記第一のパルス光及び前記第二のパルス光と前記標本から発生した散乱光を集光する集光手段と、前記集光手段による集光位置を調節するための補正光学手段と、集光された前記散乱光から少なくとも前記第一の波長成分と前記第二の波長成分を阻止しコヒーレントラマン散乱光を通過させる波長分散型分光手段と、前記コヒーレントラマン散乱光を検出する検出手段とを有することを特徴とするコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   23. A first pulse laser generating means for generating a first pulsed light having a first wavelength component; and a second pulsed light for generating a second pulsed light having a second wavelength component different from the first wavelength component. A pulse laser generating means; an irradiating means for simultaneously irradiating the specimen with the first pulse light and the second pulse light; the first pulse light, the second pulse light and the specimen that have passed through the specimen; A condensing means for condensing the scattered light generated from the light, a correction optical means for adjusting a condensing position by the condensing means, and at least the first wavelength component and the first wavelength from the collected scattered light. A coherent Raman scattering microscope comprising: a wavelength dispersion type spectroscopic unit that blocks two wavelength components and transmits coherent Raman scattered light; and a detecting unit that detects the coherent Raman scattered light.

24.前記補正光学手段は、前記集光位置を検出する集光位置検出手段と、前記集光位置を補正するように動作する集光位置調節手段を有することを特徴とする、上記23記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   24. 24. The coherent Raman system according to 23, wherein the correction optical unit includes a condensing position detecting unit that detects the condensing position and a condensing position adjusting unit that operates to correct the condensing position. Scattering microscope.

25.前記集光位置検出手段は前記集光位置の偏心を検出し、前記集光位置調節手段は前記集光位置の偏心を補正するように動作することを特徴とする、上記24記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   25. 25. The coherent Raman scattering according to claim 24, wherein the condensing position detection unit detects an eccentricity of the condensing position, and the condensing position adjustment unit operates to correct the eccentricity of the condensing position. microscope.

26.前記集光位置検出手段は位置検出素子を有することを特徴とする、上記25記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   26. 26. The coherent Raman scattering microscope as described in 25 above, wherein the condensing position detecting means has a position detecting element.

27.前記集光位置検出手段は分割ディテクタを有することを特徴とする、上記25記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   27. 26. The coherent Raman scattering microscope as described in 25 above, wherein the condensing position detecting means has a split detector.

28.前記集光位置検出手段はラインセンサを有することを特徴とする、上記25記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   28. 26. The coherent Raman scattering microscope as described in 25 above, wherein the condensing position detection means includes a line sensor.

29.前記集光位置検出手段はイメージセンサを有することを特徴とする、上記25記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   29. 26. The coherent Raman scattering microscope as described in 25 above, wherein the condensing position detection means includes an image sensor.

30.前記集光位置調節手段は反射角調整可能なミラーを有することを特徴とする、上記25記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   30. 26. The coherent Raman scattering microscope as described in 25 above, wherein the condensing position adjusting means has a mirror whose reflection angle can be adjusted.

31.前記集光位置調節手段は偏向角調整可能なプリズムを有することを特徴とする、上記25記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   31. 26. The coherent Raman scattering microscope as described in 25 above, wherein the condensing position adjusting means has a prism capable of adjusting a deflection angle.

32.前記集光位置調節手段は前記集光手段の全体又は一部の位置を調節することを特徴とする、上記25記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   32. 26. The coherent Raman scattering microscope as described in 25 above, wherein the condensing position adjusting means adjusts the position of the whole or a part of the condensing means.

33.前記集光位置検出手段は前記集光位置の深度を検出し、前記集光位置調節手段は前記集光位置の深度方向の位置を補正するように動作することを特徴とする、上記24記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   33. 25. The above-mentioned item 24, wherein the condensing position detecting means detects the depth of the condensing position, and the condensing position adjusting means operates to correct the position of the condensing position in the depth direction. Coherent Raman scattering microscope.

34.前記集光位置検出手段は波面検出手段を有することを特徴とする、上記33記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   34. 34. The coherent Raman scattering microscope as described in 33 above, wherein the condensing position detecting means has wavefront detecting means.

35.前記集光位置検出手段は差動検出手段を有することを特徴とする、上記33記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   35. 34. The coherent Raman scattering microscope as described in 33 above, wherein the condensing position detection means includes differential detection means.

36.前記集光位置調節手段は曲率可変なデフォーマブルミラーを有することを特徴とする、上記33記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   36. 34. The coherent Raman scattering microscope as described in 33 above, wherein the condensing position adjusting means has a deformable mirror having a variable curvature.

37.前記集光位置調節手段は屈折力可変な可変焦点レンズを有することを特徴とする、上記33記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   37. 34. The coherent Raman scattering microscope as described in 33 above, wherein the condensing position adjusting means has a variable focus lens having a variable refractive power.

38.前記集光位置調節手段は前記集光手段の全体又は一部の位置を調節することを特徴とする、上記33記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   38. 34. The coherent Raman scattering microscope as described in 33 above, wherein the condensing position adjusting means adjusts the position of the whole or a part of the condensing means.

39.前記補正光学手段は、前記標本を透過した前記第一のパルスレーザあるいは前記第二のパルスレーザあるいは前記散乱光の波面を検出する波面検出手段と、前記散乱光の透過波面を補正するための波面補正手段を有することを特徴とする、上記23記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   39. The correction optical means includes a wavefront detection means for detecting a wavefront of the first pulse laser, the second pulse laser, or the scattered light transmitted through the sample, and a wavefront for correcting the transmitted wavefront of the scattered light. 24. The coherent Raman scattering microscope as described in 23 above, comprising correction means.

40.前記波面検出手段は、シャックハルトマンセンサを有することを特徴とする、上記39記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   40. 40. The coherent Raman scattering microscope as described in 39 above, wherein the wavefront detection means includes a Shack-Hartmann sensor.

41.前記波面検出手段は、波面干渉装置を有することを特徴とする、上記39記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   41. 40. The coherent Raman scattering microscope as described in 39 above, wherein the wavefront detecting means includes a wavefront interfering device.

42.前記波面補正手段は、MEMSミラーを有することを特徴とする、上記39記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   42. 40. The coherent Raman scattering microscope as described in 39 above, wherein the wavefront correcting means includes a MEMS mirror.

43.前記波面補正手段は、デフォーマブルミラーを有することを特徴とする、上記39記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   43. 40. The coherent Raman scattering microscope as described in 39 above, wherein the wavefront correcting means has a deformable mirror.

44.前記波面補正手段は、空間光変調器を有することを特徴とする、上記39記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   44. 40. The coherent Raman scattering microscope as described in 39 above, wherein the wavefront correcting means includes a spatial light modulator.

45.第一の波長成分を持つ波長可変な第一のパルス光を発生させる第一のパルスレーザ発生手段と、前記第一の波長成分と異なる第二の波長成分を持つ波長可変な第二のパルス光を発生させる第二のパルスレーザ発生手段と、前記第一のパルス光と前記第二のパルス光を同時に標本に照射する照射手段と、前記標本を透過した前記第一のパルス光及び前記第二のパルス光と前記標本から発生した散乱光を集光する集光手段と、集光された前記散乱光から少なくとも前記第一の波長成分と前記第二の波長成分を阻止しコヒーレントラマン散乱光を通過させる波長分散型分光手段と、前記コヒーレントラマン散乱光を検出する散乱光検出手段と、前記コヒーレントラマン散乱光の波長が常に一定になるように前記第一のパルス光の波長と前記第二のパルス光の波長を同時に制御して走査する波長走査手段とを有することを特徴とするコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   45. A first pulse laser generating means for generating a variable wavelength first pulse light having a first wavelength component; and a variable wavelength second pulse light having a second wavelength component different from the first wavelength component. A second pulse laser generating means for generating light, an irradiating means for simultaneously irradiating the specimen with the first pulse light and the second pulse light, the first pulse light transmitted through the specimen, and the second Condensing means for condensing the scattered light generated from the pulse light and the sample, and at least the first wavelength component and the second wavelength component from the collected scattered light to prevent coherent Raman scattering light A wavelength dispersive spectroscopic means for passing; a scattered light detecting means for detecting the coherent Raman scattered light; and a wavelength of the first pulsed light and the second pulse so that the wavelength of the coherent Raman scattered light is always constant. Pa Coherent Raman scattering microscope and having a wavelength scanning means for simultaneously controlling the scanning of the wavelength of the scan light.

46.前記波長分散型分光手段は、波長分散素子と遮蔽板を有することを特徴とする、上記45記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   46. 46. The coherent Raman scattering microscope as described in 45 above, wherein the wavelength dispersion type spectroscopic means includes a wavelength dispersion element and a shielding plate.

47.前記波長分散素子は、回折格子を有することを特徴とする、上記46記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   47. 47. The coherent Raman scattering microscope as described in 46 above, wherein the wavelength dispersion element has a diffraction grating.

48.前記波長分散素子は、フォトニック結晶を有することを特徴とする、上記46記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   48. 47. The coherent Raman scattering microscope as described in 46 above, wherein the wavelength dispersion element has a photonic crystal.

49.前記波長分散素子は、分散ファイバーを有することを特徴とする、上記46記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   49. 47. The coherent Raman scattering microscope as described in 46 above, wherein the wavelength dispersion element has a dispersion fiber.

50.第一の波長成分を持つ第一のパルス光を発生させる第一のパルスレーザ発生手段と、前記第一の波長成分と異なる第二の波長成分を持つ第二のパルス光を発生させる第二のパルスレーザ発生手段と、前記第一のパルス光と前記第二のパルス光を同時に標本に照射する照射手段と、前記標本を透過した前記第一のパルス光及び前記第二のパルス光と前記標本から発生した散乱光を集光する集光手段と、集光された前記散乱光から少なくとも前記第一の波長成分と前記第二の波長成分を阻止しコヒーレントラマン散乱光を通過させる波長分散型分光手段と、前記コヒーレントラマン散乱光を検出する散乱光検出手段と、前記散乱光が前記散乱光検出手段に入射するように前記第二のパルス光の波長に同期して前記波長分散型分光手段を駆動する波長分散駆動手段とを有することを特徴とするコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   50. A first pulse laser generating means for generating a first pulsed light having a first wavelength component; and a second pulsed light for generating a second pulsed light having a second wavelength component different from the first wavelength component. A pulse laser generating means; an irradiating means for simultaneously irradiating the specimen with the first pulse light and the second pulse light; the first pulse light, the second pulse light and the specimen that have passed through the specimen; Condensing means for condensing the scattered light generated from the light, and wavelength dispersive spectroscopy for blocking at least the first wavelength component and the second wavelength component from the collected scattered light and allowing the coherent Raman scattered light to pass therethrough Means, a scattered light detecting means for detecting the coherent Raman scattered light, and the wavelength dispersive spectroscopic means in synchronism with the wavelength of the second pulsed light so that the scattered light is incident on the scattered light detecting means. Driving wave Coherent Raman scattering microscope and having a dispersion driving means.

51.前記波長分散型分光手段は回折格子を有し、前記波長分散駆動手段は前記回折格子の入射角を制御することを特徴とする、上記50記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   51. 51. The coherent Raman scattering microscope according to 50, wherein the wavelength dispersion type spectroscopic means has a diffraction grating, and the wavelength dispersion driving means controls an incident angle of the diffraction grating.

52.前記波長分散型分光手段は音響光学素子を有し、前記波長分散駆動手段は前記音響光学素子の駆動振動数を制御することを特徴とする、上記50記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   52. 51. The coherent Raman scattering microscope as described in 50 above, wherein the wavelength dispersion type spectroscopic means has an acoustooptic element, and the wavelength dispersion driving means controls the driving frequency of the acoustooptic element.

53.前記波長分散型分光手段は波長分散プリズムを有し、前記波長分散駆動手段は前記波長分散プリズムの入射角を制御することを特徴とする、上記50記載のコヒーレントラマン散乱顕微鏡。   53. 51. The coherent Raman scattering microscope as described in 50 above, wherein the wavelength dispersion type spectroscopic means has a wavelength dispersion prism, and the wavelength dispersion driving means controls an incident angle of the wavelength dispersion prism.

本発明の第1のコヒーレントラマン散乱顕微鏡の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the 1st coherent Raman scattering microscope of this invention. 本発明の第2のコヒーレントラマン散乱顕微鏡の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the 2nd coherent Raman scattering microscope of this invention. 本発明の第3のコヒーレントラマン散乱顕微鏡の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the 3rd coherent Raman scattering microscope of this invention. 本発明の第4のコヒーレントラマン散乱顕微鏡の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the 4th coherent Raman scattering microscope of this invention. 従来のCARS顕微鏡の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the conventional CARS microscope. 従来のCARSにおけるポンプ光、ストークス光、アンチストークス光と分子の振動数の関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the pumping light in the conventional CARS, Stokes light, anti-Stokes light, and the frequency of a molecule | numerator. 従来のポンプ光、ストークス光、及びアンチストークス光の分光スペクトルと、長波長素子フィルタの分光透過率を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the spectrum of the conventional pump light, Stokes light, and anti-Stokes light, and the spectral transmittance of a long wavelength element filter. 本発明の第一実施例の落射検出型CARS顕微鏡の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the epi-illumination detection type | mold CARS microscope of the 1st Example of this invention. 本発明の第二実施例の透過偏光検出型CARS顕微鏡の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the transmission polarized light detection type CARS microscope of the 2nd Example of this invention. 本発明の第二実施例の分光阻止フィルタBの立体構造を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the three-dimensional structure of the spectral blocking filter B of the 2nd Example of this invention. 本発明の第三実施例の透過検出型CARS顕微鏡の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the transmission detection type | mold CARS microscope of the 3rd Example of this invention. 本発明の第三実施例の集光位置センサの構成の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of a structure of the condensing position sensor of the 3rd Example of this invention. 本発明の第四実施例の透過検出型CARS顕微鏡の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the transmission detection type | mold CARS microscope of 4th Example of this invention. 本発明の第四実施例の波面検出器の構成の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of a structure of the wavefront detector of 4th Example of this invention. 標本による透過結像位置の偏心を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the eccentricity of the transmission image formation position by a sample. 標本による焦点深度ずれを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the focus depth shift by a sample.

符号の説明Explanation of symbols

101…第一のパルスレーザ発生手段
102…第二のパルスレーザ発生手段
110…照明手段
120…標本
130…集光手段
140…波長帯域阻止手段
150…検出手段
240…長波長阻止フィルタユニット
370…基底状態レベル
371…振動状態レベル
372…ポンプ光のエネルギー
373…ストークス光のエネルギー
374…アンチストークス光のエネルギー
375…分子振動のエネルギー
401…ポンプ光レーザ光源
402…ストークス光レーザ光源
403…励起レーザ
404…同調器
405…パルス選択器
406…光路長調整器
407…オートコリレータ
408…波長モニタ
410…透過型顕微鏡本体
412…第一の対物レンズ
420…標本
421…標本保持台
422…走査ユニット
430…第二の対物レンズ
440…分光フィルタユニット
441…分散素子
442…分散投影レンズ
443…遮光板
446…ビームエキスパンダ
447…ピンホール
450…光検出器
460…適応光学系
461…集光位置センサ
462…焦点位置補正装置
463…集光位置補正装置
470…波長制御装置
472…ポンプ光のスペクトル
473…ストークス光のスペクトル
474…アンチストークス光のスペクトル
476…長波長阻止手段の分光透過率
477…長波長阻止手段の立ち上がり幅
501…ポンプ光レーザ光源
502…ストークス光レーザ光源
503…励起レーザ
505…パルス選択器
506…光路長調整器
510…落射型顕微鏡本体
525…走査ユニット
526…ガルバノミラーx
527…ガルバノミラーy
540…分光フィルタユニットA
541…分散素子A
542…分散投影レンズA
543…遮光板A
544…分散補償レンズA
546…ビームエキスパンダA
547…ピンホールA
560…分光フィルタユニットB
561…分散素子B
562…分散投影レンズB
563…遮光板B
564…分散補償レンズB
565…補償素子B
566…ビームエキスパンダB
567…ピンホールB
601…ポンプ光レーザ光源
602…ストークス光レーザ光源
603…励起レーザ
605…パルス選択器
606…光路長調整器
609…偏光子
610…透過型顕微鏡本体
622…標本位置走査装置
631…検光子
640…分光フィルタユニットA
663…遮光スリットB
664…反射板B
666…ビームエキスパンダB
667…ピンホールB
668…導入ミラーB
669…導出ミラーB
670…分光フィルタユニットC
671…分散素子C
672…分散投影レンズC
673…遮光スリットC
674…反射板C
675…ガルバノ走査装置C
676…ビームエキスパンダC
677…ピンホールC
1101…第一のパルスレーザ発生手段
1102…第二のパルスレーザ発生手段
1110…照射手段
1130…集光手段
1120…標本
1140…波長分散型分光手段
1150…散乱光検出手段
1160…補正光学手段
1201…第一のパルスレーザ発生手段
1202…第二のパルスレーザ発生手段
1210…照射手段
1220…標本
1230…集光手段
1240…波長分散型分光手段
1270…波長走査手段
1301…第一のパルスレーザ発生手段
1302…第二のパルスレーザ発生手段
1310…照射手段
1320…標本
1330…集光手段
1340…波長分散型分光手段
1350…散乱光検出手段
1380…波長分散駆動手段
1501…ポンプ光レーザ光源
1502…ストークス光レーザ光源
1503…励起レーザ
1504…同調器
1505…パルス選択器
1506…光路長調整器
1507…オートコリレータ
1508…波長モニタ
1580…波長分散駆動器
1610…透過型顕微鏡本体
1611…第一の対物レンズ
1620…標本
1621…標本保持台
1622…走査ユニット
1630…第二の対物レンズ
1640…分光フィルタユニット
1641…分散素子
1650…光検出器
1660…波面検出器
1661…マイクロレンズアレイ
1662…CCD
1663…波面計算器
1670…波面補正器
1675…ガルバノ走査装置
4611…結像レンズ
4612…ハーフミラー
4613A、4613B…エリアセンサ
4614…制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... 1st pulse laser generation means 102 ... 2nd pulse laser generation means 110 ... Illumination means 120 ... Sample 130 ... Condensing means 140 ... Wavelength band blocking means 150 ... Detection means 240 ... Long wavelength blocking filter unit 370 ... Base State level 371 ... Vibration state level 372 ... Pump light energy 373 ... Stokes light energy 374 ... Anti-Stokes light energy 375 ... Molecular vibration energy 401 ... Pump light laser light source 402 ... Stokes light laser light source 403 ... Excitation laser 404 ... Tuner 405 ... Pulse selector 406 ... Optical path length adjuster 407 ... Autocorrelator 408 ... Wavelength monitor 410 ... Transmission microscope main body 412 ... First objective lens 420 ... Sample 421 ... Sample holder 422 ... Scanning unit 430 ... Second Objective lens 440 ... spectral filter Unit 441 ... dispersion element 442 ... dispersion projection lens 443 ... light shielding plate 446 ... beam expander 447 ... pinhole 450 ... photodetector 460 ... adaptive optical system 461 ... condensing position sensor 462 ... focal position correction device 463 ... condensing position Correction device 470 ... wavelength control device 472 ... pump light spectrum 473 ... Stokes light spectrum 474 ... anti-Stokes light spectrum 476 ... long wavelength blocking means spectral transmittance 477 ... long wavelength blocking means rising width 501 ... pump light laser Light source 502 ... Stokes light laser light source 503 ... Excitation laser 505 ... Pulse selector 506 ... Optical path length adjuster 510 ... Epi-illumination microscope main body 525 ... Scanning unit 526 ... Galvano mirror x
527 ... Galvano mirror y
540 ... Spectral filter unit A
541 ... Dispersing element A
542... Dispersion projection lens A
543 ... Light shielding plate A
544 ... Dispersion compensation lens A
546 ... Beam expander A
547 ... Pinhole A
560 ... Spectral filter unit B
561: Dispersing element B
562... Dispersion projection lens B
563: Light shielding plate B
564: Dispersion compensation lens B
565 ... Compensation element B
566: Beam expander B
567 ... Pinhole B
601... Pump light laser light source 602. Stokes light laser light source 603... Excitation laser 605... Pulse selector 606. Filter unit A
663 ... Light-shielding slit B
664 ... Reflector B
666 ... Beam Expander B
667 ... pinhole B
668 ... Introduction mirror B
669 ... Derived mirror B
670 Spectral filter unit C
671 ... Dispersion element C
672 ... dispersion projection lens C
673 ... Light-shielding slit C
674 ... Reflector C
675 ... Galvano scanning device C
676 ... Beam Expander C
677 ... Pinhole C
1101 ... First pulse laser generating means 1102 ... Second pulse laser generating means 1110 ... Irradiating means 1130 ... Condensing means 1120 ... Sample 1140 ... Wavelength dispersive spectroscopic means 1150 ... Scattered light detecting means 1160 ... Correction optical means 1201 ... First pulse laser generation means 1202 ... Second pulse laser generation means 1210 ... Irradiation means 1220 ... Sample 1230 ... Condensing means 1240 ... Wavelength dispersive spectroscopic means 1270 ... Wavelength scanning means 1301 ... First pulse laser generation means 1302 ... second pulse laser generating means 1310 ... irradiating means 1320 ... specimen 1330 ... condensing means 1340 ... wavelength dispersion type spectroscopic means 1350 ... scattered light detecting means 1380 ... wavelength dispersion driving means 1501 ... pump light laser light source 1502 ... Stokes light laser Light source 1503 ... excitation laser 1504 ... tuner 1 05 ... Pulse selector 1506 ... Optical path length adjuster 1507 ... Autocorrelator 1508 ... Wavelength monitor 1580 ... Wavelength dispersion driver 1610 ... Transmission microscope main body 1611 ... First objective lens 1620 ... Sample 1621 ... Sample holder 1622 ... Scanning unit 1630 ... Second objective lens 1640 ... Spectral filter unit 1641 ... Dispersing element 1650 ... Photo detector 1660 ... Wavefront detector 1661 ... Micro lens array 1662 ... CCD
1663 ... Wavefront calculator 1670 ... Wavefront corrector 1675 ... Galvano scanning device 4611 ... Imaging lens 4612 ... Half mirrors 4613A and 4613B ... Area sensor 4614 ... Control device

Claims (4)

第一の波長成分を持つ第一のパルス光を発生される第一のパルスレーザ発生手段と、前記第一の波長成分と異なる第二の波長成分を持つ第二のパルス光を発生させる第二のパルスレーザ発生手段と、前記第一のパルス光と前記第二のパルス光を同時に標本に照射する照射手段と、前記標本から発生した散乱光を集光する集光手段と、集光された前記散乱光から少なくとも前記第一の波長成分と前記第二の波長成分を阻止しコヒーレントラマン散乱光を通過させる波長帯域阻止手段と、前記コヒーレントラマン散乱光を検出する検出手段とを含むコヒーレントラマン散乱顕微鏡において、前記波長帯域阻止手段は分光手段を含むことを特徴とするコヒーレントラマン散乱顕微鏡。 A first pulse laser generating means for generating a first pulsed light having a first wavelength component; and a second for generating a second pulsed light having a second wavelength component different from the first wavelength component. A pulse laser generating means, an irradiating means for simultaneously irradiating the specimen with the first pulse light and the second pulse light, a condensing means for condensing scattered light generated from the specimen, and Coherent Raman scattering including wavelength band blocking means for blocking at least the first wavelength component and the second wavelength component from the scattered light and allowing the coherent Raman scattered light to pass through, and detecting means for detecting the coherent Raman scattered light. In the microscope, the wavelength band blocking means includes a spectroscopic means. 第一の波長成分を持つ第一のパルス光を発生させる第一のパルスレーザ発生手段と、前記第一の波長成分と異なる第二の波長成分を持つ第二のパルス光を発生させる第二のパルスレーザ発生手段と、前記第一のパルス光と前記第二のパルス光を同時に標本に照射する照射手段と、前記標本を透過した前記第一のパルス光及び前記第二のパルス光と前記標本から発生した散乱光を集光する集光手段と、前記集光手段による集光位置を調節するための補正光学手段と、集光された前記散乱光から少なくとも前記第一の波長成分と前記第二の波長成分を阻止しコヒーレントラマン散乱光を通過させる波長分散型分光手段と、前記コヒーレントラマン散乱光を検出する検出手段とを有することを特徴とするコヒーレントラマン散乱顕微鏡。 A first pulse laser generating means for generating a first pulsed light having a first wavelength component; and a second pulsed light for generating a second pulsed light having a second wavelength component different from the first wavelength component. A pulse laser generating means; an irradiating means for simultaneously irradiating the specimen with the first pulse light and the second pulse light; the first pulse light, the second pulse light and the specimen that have passed through the specimen; A condensing means for condensing the scattered light generated from the light, a correction optical means for adjusting a condensing position by the condensing means, and at least the first wavelength component and the first wavelength from the collected scattered light. A coherent Raman scattering microscope comprising: a wavelength dispersion type spectroscopic unit that blocks two wavelength components and transmits coherent Raman scattered light; and a detecting unit that detects the coherent Raman scattered light. 第一の波長成分を持つ波長可変な第一のパルス光を発生させる第一のパルスレーザ発生手段と、前記第一の波長成分と異なる第二の波長成分を持つ波長可変な第二のパルス光を発生させる第二のパルスレーザ発生手段と、前記第一のパルス光と前記第二のパルス光を同時に標本に照射する照射手段と、前記標本を透過した前記第一のパルス光及び前記第二のパルス光と前記標本から発生した散乱光を集光する集光手段と、集光された前記散乱光から少なくとも前記第一の波長成分と前記第二の波長成分を阻止しコヒーレントラマン散乱光を通過させる波長分散型分光手段と、前記コヒーレントラマン散乱光を検出する散乱光検出手段と、前記コヒーレントラマン散乱光の波長が常に一定になるように前記第一のパルス光の波長と前記第二のパルス光の波長を同時に制御して走査する波長走査手段とを有することを特徴とするコヒーレントラマン散乱顕微鏡。 A first pulse laser generating means for generating a variable wavelength first pulse light having a first wavelength component; and a variable wavelength second pulse light having a second wavelength component different from the first wavelength component. A second pulse laser generating means for generating light, an irradiating means for simultaneously irradiating the specimen with the first pulse light and the second pulse light, the first pulse light transmitted through the specimen, and the second Condensing means for condensing the scattered light generated from the pulse light and the sample, and at least the first wavelength component and the second wavelength component from the collected scattered light to prevent coherent Raman scattering light A wavelength dispersive spectroscopic means for passing; a scattered light detecting means for detecting the coherent Raman scattered light; and a wavelength of the first pulsed light and the second pulse so that the wavelength of the coherent Raman scattered light is always constant. Pa Coherent Raman scattering microscope and having a wavelength scanning means for simultaneously controlling the scanning of the wavelength of the scan light. 第一の波長成分を持つ第一のパルス光を発生させる第一のパルスレーザ発生手段と、前記第一の波長成分と異なる第二の波長成分を持つ第二のパルス光を発生させる第二のパルスレーザ発生手段と、前記第一のパルス光と前記第二のパルス光を同時に標本に照射する照射手段と、前記標本を透過した前記第一のパルス光及び前記第二のパルス光と前記標本から発生した散乱光を集光する集光手段と、集光された前記散乱光から少なくとも前記第一の波長成分と前記第二の波長成分を阻止しコヒーレントラマン散乱光を通過させる波長分散型分光手段と、前記コヒーレントラマン散乱光を検出する散乱光検出手段と、前記散乱光が前記散乱光検出手段に入射するように前記第二のパルス光の波長に同期して前記波長分散型分光手段を駆動する波長分散駆動手段とを有することを特徴とするコヒーレントラマン散乱顕微鏡。 A first pulse laser generating means for generating a first pulsed light having a first wavelength component; and a second pulsed light for generating a second pulsed light having a second wavelength component different from the first wavelength component. A pulse laser generating means; an irradiating means for simultaneously irradiating the specimen with the first pulse light and the second pulse light; the first pulse light, the second pulse light and the specimen that have passed through the specimen; Condensing means for condensing the scattered light generated from the light, and wavelength dispersive spectroscopy for blocking at least the first wavelength component and the second wavelength component from the collected scattered light and allowing the coherent Raman scattered light to pass therethrough Means, a scattered light detecting means for detecting the coherent Raman scattered light, and the wavelength dispersive spectroscopic means in synchronism with the wavelength of the second pulsed light so that the scattered light is incident on the scattered light detecting means. Driving wave Coherent Raman scattering microscope and having a dispersion driving means.
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