JP2006003747A - Optical scanning type observation apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、光走査型観察装置に関するものである。 The present invention relates to an optical scanning observation apparatus.
従来、生物試料等の標本を生きたままの状態(in vivo)で拡大観察する光学顕微鏡として、特許文献1に示される光ファイバ顕微鏡が提案されている。この顕微鏡は、レーザ光源から発せられたレーザ光を光ファイバ束の一端面に結像させる第1の対物レンズと、光ファイバ束の他端面に配置された第2の対物レンズとを備え、レーザ光走査器により、レーザ光源からのレーザ光を標本上において2次元的に走査させる構造のものである。 Conventionally, an optical fiber microscope disclosed in Patent Document 1 has been proposed as an optical microscope for magnifying and observing a specimen such as a biological sample in a living state (in vivo). This microscope includes a first objective lens that forms an image of laser light emitted from a laser light source on one end face of an optical fiber bundle, and a second objective lens disposed on the other end face of the optical fiber bundle, and a laser. In this structure, a laser beam from a laser light source is scanned two-dimensionally on a specimen by an optical scanner.
また、従来、蛍光タンパク質やケージド化合物のように、光刺激により機能して蛍光を発し、あるいは、他の蛍光物質を活性化させる物質を利用したオプティカルマーキング技術がある。この種のオプティカルマーキング技術において標本に刺激光を照射する光刺激装置を備えた顕微鏡観察装置として、例えば、非特許文献1に示されるものが知られている。
しかしながら、非特許文献1に示される顕微鏡観察装置においては、蛍光タンパク質等に光刺激を与えながら観察することはできない。
また、光刺激を行いながら蛍光観察を行おうとすると、刺激光が各種光学部品の界面等において反射して検出されてしまう不都合が考えられる。蛍光観察において、標本から発せられる蛍光は極めて微弱である一方、光刺激に用いられる刺激光は、その強度が比較的高いため、刺激光が検出されてしまったのでは、得られる蛍光画像におけるノイズが大きく、鮮明な蛍光画像を得ることができないという不都合がある。
However, in the microscope observation apparatus shown in Non-Patent Document 1, it is not possible to observe a fluorescent protein or the like while giving a light stimulus.
In addition, if fluorescence observation is performed while performing light stimulation, there is a problem that the stimulation light is reflected and detected at the interface of various optical components. In fluorescence observation, the fluorescence emitted from the specimen is extremely weak, but the intensity of the stimulation light used for light stimulation is relatively high, so if the stimulation light is detected, noise in the resulting fluorescence image Is disadvantageous in that a clear fluorescent image cannot be obtained.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、標本に対して光刺激を与える位置を任意に走査させることができ、かつ、刺激光が検出されてしまうことを防止して、鮮明な画像を得ることができる光走査型観察装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, can arbitrarily scan a position for applying a light stimulus to a specimen, and prevents the stimulation light from being detected. An object of the present invention is to provide an optical scanning observation apparatus capable of obtaining a clear image.
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、第1の光源と、該第1の光源からの光を走査する第1の光走査部と、該第1の光走査部により走査された光を標本上に結像させる対物光学系と、該対物光学系および第1の光走査部を介して戻る戻り光を検出する光検出器と、第2の光源と、該第2の光源からの光を走査する第2の光走査部と、該第2の光走査部により走査された光の光軸を前記第1の光源からの光軸に一致させる光軸結合手段とを備え、前記光検出器の前段に、第1の光源および第2の光源からの光を遮断し、前記標本からの戻り光を透過させるバリアフィルタが備えられている光走査型観察装置を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The present invention provides a first light source, a first light scanning unit that scans light from the first light source, and objective optics that forms an image of light scanned by the first light scanning unit on a sample. System, photodetector for detecting return light returning through the objective optical system and the first optical scanning unit, a second light source, and a second optical scanning for scanning light from the second light source And an optical axis coupling means for causing the optical axis of the light scanned by the second optical scanning unit to coincide with the optical axis from the first light source. Provided is an optical scanning observation device provided with a barrier filter that blocks light from a light source and a second light source and transmits return light from the specimen.
本発明によれば、第1の光源から発せられた光が第1の光走査部により走査され、対物光学系により標本上に結像される。第1の光源からの光が標本に照射されることにより発生した光は、対物光学系および第1の光走査部を介して戻る戻り光として光検出器により検出される、一方、第2の光源から発せられた光は、光軸結合手段の作動により、第1の光源からの光軸に一致させられて、対物光学系により標本上に結像される。この場合に、第2の光源からの光は、第2の光走査部により走査されるので、第1の光源からの光の第1の光走査部による捜査範囲とは独立して、標本上の所望の位置に照射して光刺激を与えることが可能となる。 According to the present invention, the light emitted from the first light source is scanned by the first light scanning unit and imaged on the specimen by the objective optical system. The light generated by irradiating the sample with light from the first light source is detected by the photodetector as return light that returns via the objective optical system and the first optical scanning unit, while the second The light emitted from the light source is made to coincide with the optical axis from the first light source by the operation of the optical axis coupling means, and is imaged on the specimen by the objective optical system. In this case, since the light from the second light source is scanned by the second light scanning unit, the light from the first light source is scanned on the specimen independently of the search range by the first light scanning unit. It is possible to apply a light stimulus by irradiating a desired position of the light source.
また、第1の光源からの光および第2の光源からの光の一部は、標本に照射されるまでの間に配される光学部品の界面等において反射して戻り光とともに光検出器の方向に向かうことになるが、光検出器の前段にはバリアフィルタが設けられているので、第1,第2の光源からの光が遮断され、戻り光のみを光検出器に検出させることが可能となる。したがって、得られる画像におけるノイズを低減して、鮮明な画像を得ることができる。 Further, a part of the light from the first light source and the light from the second light source is reflected at the interface of the optical component arranged until the specimen is irradiated and the return light and the light detector. Although it goes in the direction, since the barrier filter is provided in the front stage of the photodetector, the light from the first and second light sources is blocked and only the return light can be detected by the photodetector. It becomes possible. Therefore, it is possible to reduce noise in the obtained image and obtain a clear image.
上記発明においては、前記第1の光源からの光の中間像を結像させる集光レンズを備え、前記第1の光走査部が、前記中間像位置近傍に配置されたピンホールディスクを回転させるディスク型光走査部であることとしてもよい。
このようにすることで、ピンホールディスクに設けた多数のピンホールによって、第1の光源からの光を標本上に迅速に走査させることができる。その結果、第2の光源からの光を照射することによる光刺激に対する標本の反応の変化を観察することが可能となる。
In the above-described invention, a condensing lens that forms an intermediate image of light from the first light source is provided, and the first optical scanning unit rotates a pinhole disk disposed in the vicinity of the intermediate image position. It may be a disk type optical scanning unit.
By doing in this way, the light from the 1st light source can be rapidly scanned on a sample by many pinholes provided in the pinhole disk. As a result, it is possible to observe a change in the response of the specimen to the light stimulus by irradiating light from the second light source.
また、上記発明においては、前記第1の光源からの光の中間像を結像させる集光レンズを備え、前記第1の光走査部が、前記中間像位置に配置され、該中間像を同時に受けるとともに選択的にオンオフ可能な複数のミラーを配列してなる走査ミラー素子を備えることとしてもよい。
このようにすることで、走査ミラー素子を選択的にオンオフさせることにより、中間像を形成する第1の光源からの光を部分的に反射して対物光学系により標本に照射することができる。標本において発生した戻り光は対物光学系を介して戻り、走査ミラー素子のオン状態のミラーによって反射されたもののみが光検出器により検出される。
Further, in the above invention, a condensing lens for forming an intermediate image of light from the first light source is provided, and the first optical scanning unit is disposed at the intermediate image position, and the intermediate image is simultaneously displayed. A scanning mirror element formed by arranging a plurality of mirrors that can be selectively turned on and off can be provided.
In this way, by selectively turning on and off the scanning mirror element, it is possible to partially reflect light from the first light source that forms the intermediate image and irradiate the specimen with the objective optical system. The return light generated in the specimen returns through the objective optical system, and only the light reflected by the mirror in the on state of the scanning mirror element is detected by the photodetector.
そして、走査ミラー素子を構成するミラーの内、オン状態とするミラーを準じきり代えることにより、標本への光の照射位置を変化させ、広い範囲を観察することができる。走査ミラー素子を構成する各ミラーを十分に小さくしておくことにより、各ミラーを共焦点ピンホールとして機能させることが可能となり、標本の表面下の所定の深さ位置に広がる画像を得ることができる。 Then, by switching the mirrors that make up the scanning mirror element according to the ON state, the irradiation position of the light to the specimen can be changed, and a wide range can be observed. By making each mirror constituting the scanning mirror element sufficiently small, each mirror can function as a confocal pinhole, and an image spreading at a predetermined depth position below the surface of the specimen can be obtained. it can.
この場合において、走査ミラー素子のミラーのオンオフ状態は任意に変更することができ、オンオフ状態を切り替えることにより、複数の共焦点ピンホール部材を交換するのと同じ効果を達成することができる。すなわち、高い解像度の共焦点画像を得たい場合には、一度にオン状態にするミラーの数を少なくし、明るく、深度の深い画像を得たい場合には、隣接する複数のミラーを同時にオン状態とすることにより対応できる。 In this case, the on / off state of the mirror of the scanning mirror element can be arbitrarily changed, and by switching the on / off state, the same effect as exchanging a plurality of confocal pinhole members can be achieved. In other words, if you want to obtain a high-resolution confocal image, reduce the number of mirrors that are turned on at a time, and if you want to obtain a bright and deep image, turn on multiple adjacent mirrors simultaneously. It can respond by doing.
走査ミラー素子によれば、オンオフ状態を高速に切り替えることができる。したがって、第2の光源からの光を照射することによる光刺激に対する標本の反応の変化を、高い分解能で観察することができる。 According to the scanning mirror element, the on / off state can be switched at high speed. Therefore, it is possible to observe the change in the response of the specimen to the light stimulus by irradiating the light from the second light source with high resolution.
さらに、上記発明においては、前記第2の光走査部が、ガルバノミラー、または、入力される振動周波数に応じて回折角度を変化させる音響光学素子を備えることが好ましい。
このようにすることで、第2の光源からの光を標本上の任意の位置に移動させることができるとともに、所望の位置に固定して照射し続けることもできる。
Furthermore, in the said invention, it is preferable that a said 2nd optical scanning part is provided with the acoustooptic element which changes a diffraction angle according to the galvanometer mirror or the input vibration frequency.
In this way, the light from the second light source can be moved to an arbitrary position on the specimen, and can be continuously irradiated while being fixed at a desired position.
本発明によれば、観察用の第1の光源からの光および光刺激用の第2の光源からの光が光検出器に検出されることを防止して、得られる画像におけるノイズを低減し、鮮明な画像を得ることができるという効果を奏する。 According to the present invention, the light from the first light source for observation and the light from the second light source for light stimulation are prevented from being detected by the photodetector, and noise in the obtained image is reduced. The effect is that a clear image can be obtained.
以下、本発明の一実施形態に係る光走査型観察装置1について、図1を参照して説明する。
本実施形態に係る光走査型観察装置1は、図1に示されるように、観察光学系2と、光刺激光学系3と、これらの光学系2,3の光軸を結合するダイクロイックミラー4(光軸結合手段)と、観察光学系2および光刺激光学系3からの光を標本Aに照射する集光光学系5とを備えている。
Hereinafter, an optical scanning observation apparatus 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the optical scanning observation apparatus 1 according to the present embodiment includes an observation
前記観察光学系2は、レーザ光を発生する第1のレーザ光源6と、該第1のレーザ光源6から発せられたレーザ光を走査する第1の光走査部7と、該第1の光走査部7により走査されたレーザ光を集光して中間像を結像する第1の瞳投影レンズ8と、該第1の瞳投影レンズ8および光走査部7を介して戻る標本Aからの戻り光を光路から分岐するダイクロイックミラー9と、分岐された戻り光のうち、標本Aからの蛍光のみを透過するバリアフィルタ10と、該バリアフィルタ10を透過した蛍光を集光させる共焦点レンズ11と、該共焦点レンズ11による結像位置近傍に配置された共焦点ピンホール12と、該共焦点ピンホール12を通過した蛍光を検出する光検出器13とを備えている。図中、符号14,15はダイクロイックミラー、符号16はバンドパスフィルタである
The observation
前記第1の光走査部7は、2つの直交する軸線回りに揺動可能な2枚のガルバノミラー7a,7bにより構成された、いわゆる近接ガルバノミラーであり、第1のレーザ光源6から発せられたレーザ光を、後述する光ファイバ束17の一端面17aに2次元的に走査させるように構成されている。
また、前記光検出器13は、例えば、光電子増倍管(PMT:Photomultiplier Tube)である。
The first
The
図1においては、第1のレーザ光源6が複数設けられているが、異なる波長のレーザ光を標本Aに対して照射可能とするためであり、単一のレーザ光源6であってもよい。また、光検出器13も複数設け、バンドパスフィルタ15の波長を異ならせることにより、異なる波長の蛍光を別々に検出する例を示しているが、単一の光検出器13であってもよい。
In FIG. 1, a plurality of first
前記バリアフィルタ10は、上述したように、標本Aにおいて発生した蛍光を通過させる一方、特に、第1のレーザ光源6および後述する第2のレーザ光源18から発せられたレーザ光を遮断するように構成されている。
As described above, the
また、前記光刺激光学系3は、レーザ光を発生する第2のレーザ光源18と、該第2のレーザ光源18から発せられたレーザ光を走査する第2の光走査部19と、該第2の光走査部19により走査されたレーザ光を集光して中間像を結像する第2の瞳投影レンズ20とを備えている。符号21はダイクロイックミラーである。
第2のレーザ光源18は、前記第1のレーザ光源6とは異なる波長のレーザ光を出射するようになっている。図中、第2のレーザ光源18も複数設けられているが、異なる波長のレーザ光を標本Aに対して照射可能とするためであり、単一のレーザ光源であってもよい。
第2の光走査部19も、第1の光走査部7と同様に、2つのガルバノミラー19a,19bを近接配置した近接ガルバノミラーによって構成されている。
The optical stimulation
The second
Similarly to the first
前記集光光学系5は、前記第1、第2の瞳投影レンズ8,20により中間像を結像したレーザ光を集光する結像レンズ22と、該結像レンズ22により集光されたレーザ光を結像させる第1の対物レンズ23と、該第1の対物レンズ23による結像位置に一端面17aを配置する光ファイバ束17と、該光ファイバ束17の他端面17bに配置された第2の対物レンズ24とを備えている。
第2の対物レンズ24は、光ファイバ束17により伝播されてきたレーザ光を、該第2の対物レンズ24の先端に対向配置された実験小動物等の標本Aの観察対象部位に結像させるようになっている。
The condensing
The second
このように構成された本実施形態に係る光走査型観察装置1の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る光走査型観察装置1により、標本Aを観察するには、観察光学系2を作動させて、第1のレーザ光源6から発せられたレーザ光を、ダイクロイックミラー9,15を通過させて第1の光走査部7に入射させる。第1の光走査部7では、2つのガルバノミラー7a,7bの角度をそれぞれ変化させることにより、レーザ光を2次元的に走査させる。そして、走査されたレーザ光は、瞳投影レンズ8によって一旦集光されて中間像を結像し、ダイクロイックミラー4を経て結像レンズ22および第1の対物レンズ23によって光ファイバ束17の一端面17aに集光させられる。光ファイバ束17の一端面17aに入射されたレーザ光は、光ファイバ束17内を伝播して他端面17bまで導かれ、第2の対物レンズ24によって標本A上に結像される。
The operation of the optical scanning observation apparatus 1 according to the present embodiment configured as described above will be described below.
In order to observe the specimen A with the optical scanning observation apparatus 1 according to the present embodiment, the observation
この場合に、比較的大きな観察光学系2および光刺激光学系3と、第2の対物レンズ24とが、光ファイバ束17によって接続されているので、光ファイバ束17を自由に湾曲させることで、第2の対物レンズ24を標本Aに対する適正な位置および姿勢に配置することができる。そして、標本A上の結像位置は、第1の光走査部7の作動により順次変更され、観察範囲全体が走査されることになる。
In this case, since the relatively large observation
標本Aにレーザ光が照射されると、標本A内の蛍光物質が励起されて蛍光が発せられる。発せられた蛍光は、第2の対物レンズ24、光ファイバ束17、第1の対物レンズ23、結像レンズ22、ダイクロイックミラー4、第1の瞳投影レンズ8、第1の光走査部7を介して同一光路を戻り、ダイクロイックミラー9によって分岐されて光検出器13に向かわせられる。ダイクロイックミラー9は第1のレーザ光源6からのレーザ光は通過させるので、光検出器13に向かわせられる蛍光からは大部分のレーザ光が除かれている。
When the sample A is irradiated with laser light, the fluorescent substance in the sample A is excited and emits fluorescence. The emitted fluorescence passes through the second
光検出器13に向かう蛍光は、共焦点レンズ11によって集光されて、その結像位置近傍に配置されている共焦点ピンホール12を通過させられる。共焦点ピンホール12と、光ファイバ束17の一端面17aおよび標本Aにおける結像位置とは、互いに共役な位置関係にあるので、標本Aにおける結像位置から発せられた蛍光は共焦点ピンホール12を全て通過させられる一方、結像位置から少しでもずれた位置から発せられた蛍光は共焦点ピンホール12を通過することができない。したがって、光検出器13には、標本Aにおけるレーザ光の結像位置を含む平面状に広がる組織の画像が取得されることになる。
The fluorescence directed to the
この場合において、本実施形態によれば、ダイクロイックミラー9が設けられているので、大部分のレーザ光は戻り光から分離されるが、その一部は、ダイクロイックミラー9において反射されて光検出器13に向かわせられる。しかしながら、本実施形態によれば、ダイクロイックミラー9と光検出器13との間にバリアフィルタ10が配置されているので、第1のレーザ光源6からのレーザ光は、バリアフィルタ10において完全に遮断される。したがって、光検出器13には微弱な蛍光のみが入射されることになり、画像に含まれるノイズが十分に低下された、鮮明な画像を得ることができる。
In this case, according to the present embodiment, since the
一方、本実施形態における光走査型観察装置1において、標本Aに対する光刺激を行うには、光刺激光学系3を作動させる。光刺激光学系3が作動されると、第2の光源18からレーザ光が発せられ、ダイクロイックミラー21および第2の光走査部19を介して、第2の瞳投影レンズ20により集光され、ダイクロイックミラー4により、観察光学系2からのレーザ光の光軸と同一の光軸に入射される。したがって、第2のレーザ光源18からの光も、結像レンズ22、第1の対物レンズ23、光ファイバ束17および第2の対物レンズ24を経て標本Aに照射されることになる。
On the other hand, in the optical scanning observation apparatus 1 according to the present embodiment, the optical stimulation
この場合において、本実施形態に係る光走査型観察装置1においては、第2の光走査部19が2枚のガルバノミラー19a,19bによって構成されているので、各ガルバノミラー19a,19bの揺動角度範囲を調節することにより、標本Aに光刺激を与える範囲を自由に調節することができるとともに、各ガルバノミラー19a,19bを特定の揺動角度位置に固定することにより、標本Aに光刺激を与える位置を任意の位置に固定することができる。すなわち、観察光学系2による観察範囲とは無関係に、光刺激箇所を任意に設定することができる。
In this case, in the optical scanning observation apparatus 1 according to the present embodiment, the second optical scanning
そして、設定された所望の位置あるいは範囲に光刺激を与えながら、観察光学系2の作動により標本Aの観察を行うことにより、光刺激に対する標本Aの反応を観察することができる。
また、第2の光源18からのレーザ光も、その一部が、種々の光学部品、すなわち、ダイクロイックミラー4、結像レンズ22、第1の対物レンズ23、光ファイバ束17の端面17a,17b、第2の対物レンズ24等の界面において反射して、光検出器13に向かわせられるが、光検出器13の前段に設けたバリアフィルタ10の作動により、光検出器13に入射されることが防止される。したがって、光刺激を与えながら観察光学系2による観察を行っても、光検出器13にレーザ光が入射されることが防止されるので、ノイズの少ない鮮明な画像を得ることができるという効果がある。
Then, by observing the specimen A by operating the observation
Further, part of the laser light from the second
なお、本実施形態においては、第2の光走査部19として、ガルバノミラー19a,19bを例示したが、これに代えて、入力される振動周波数に応じて回折角度を変化させる音響光学素子(図示略)を採用してもよい。音響光学素子によれば、入力する振動周波数を固定することにより、特定位置に光刺激箇所を固定することができるとともに、ガルバノミラー19a,19bよりも光束に光刺激箇所を移動させることができる。なお、音響光学素子は、通常、1次元的に回折角度を変化させるものであるため、2次元的に標本A上を走査させるためには、回折方向を交差する方向に配置した2つの音響光学素子を直列に並べることにすればよい。
In the present embodiment, the galvanometer mirrors 19a and 19b are illustrated as the second optical scanning
次に、本発明の第2の実施形態に係る光走査型観察装置30について、図2を参照して以下に説明する。
なお、本実施形態の説明において、上述した第1の実施形態に係る光走査型観察装置1と構成を共通とする箇所に同一符号を付して説明を省略する。
Next, an optical
In the description of the present embodiment, the same reference numerals are given to portions having the same configuration as the optical scanning observation apparatus 1 according to the first embodiment described above, and the description thereof is omitted.
本実施形態に係る光走査型観察装置30は、図2に示されるように、観察光学系2における第1の光走査部31および光検出器32において第1の実施形態に係る光走査型観察装置1と相違している。
第1の光走査部31は、第1の実施形態に係る光走査型観察装置1が、近接ガルバノミラーを採用していたのとは異なり、図2に示すように、ディスクスキャン方式を採用している。この第1の光走査部7は、集光ディスク33とピンホールディスク34とをドラム35によって接続してなり、モータ36によって一方向に回転させられるようになっている。
As shown in FIG. 2, the optical
Unlike the optical scanning observation apparatus 1 according to the first embodiment that employs a proximity galvanometer mirror, the first
集光ディスク33は、ガラス基板の片面に形成された複数のフレネルレンズを有し、このフレネルレンズが半径方向に所定距離だけずれた状態で配置されている。ピンホールディスク34は、基板に複数のピンホールを有するものであり、このピンホールが半径方向に所定距離だけ順次ずれた状態で形成されている。集光ディスク33とピンホールディスク34との間には、ダイクロイックミラー37が配置されており、第1の対物レンズ23、ダイクロイックミラー4およびピンホールディスク34を介して戻る蛍光がダイクロイックミラー37によって反射されて光検出器32により検出されるようになっている。
The condensing
前記光検出器32(以下、CCDカメラ32とも言う。)は、標本A上の広い範囲からの蛍光を一度に検出可能な、例えばCCDカメラである。ダイクロイックミラー37とCCDカメラ32との間には、第1の実施形態と同様の波長特性を有するバリアフィルタ10が配置されている。図中、符号38は集光レンズ、符号39は結像レンズである。
The photodetector 32 (hereinafter also referred to as a CCD camera 32) is, for example, a CCD camera capable of detecting fluorescence from a wide range on the specimen A at a time. Between the
このように構成された本実施形態に係る光走査型観察装置30の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る光走査型観察装置30によれば、第1のレーザ光源6からのレーザ光が集光ディスク33、ダイクロイックミラー37およびピンホールディスク34を通過させられることにより、複数点の光スポットを標本A上に構成する光束となって、結像レンズ39、ダイクロイックミラー4、第1の対物レンズ23、光ファイバ束17および第2の対物レンズ24を介して、標本A上に結像される。
The operation of the optical
According to the optical
したがって、標本Aは複数点の光スポットによって走査され、複数箇所において発生した蛍光が、第2の対物レンズ24、光ファイバ束17、第1の対物レンズ23、ダイクロイックミラー4、結像レンズ39、ピンホールディスク34を介して同一光路を戻り、ダイクロイックミラー37によって光路から分岐されてCCDカメラ32に向かわせられる。CCDカメラ32の前段にはバリアフィルタ10が配置されているので、標本の複数箇所において発生した蛍光のみがバリアフィルタ10を通過させられて集光レンズ38によりCCDカメラ32に集光されて撮像されることになる。
Therefore, the specimen A is scanned with a plurality of light spots, and the fluorescence generated at the plurality of points is converted into the second
本実施形態に係る光走査型観察装置30によれば、観察光学系2がディスクスキャン方式の光走査部31を備えるので、標本Aを複数点の光スポットによって同時に走査し、標本Aの蛍光画像を迅速に取得することができる。
この場合において、光刺激光学系3を作動させて、標本Aの特定の箇所あるいは特定の範囲に光刺激を与えながら、観察光学系2による蛍光画像の取得を行う場合に、光刺激を与えてから蛍光画像を得るまでの時間を短縮することができる。したがって、光刺激に対する標本Aの反応の経時的な変化を、短い時間間隔で蛍光画像を更新しながら観察することができる。
According to the optical
In this case, when the fluorescence optical image is acquired by the observation
なお、本実施形態においては、集光ディスク33とピンホールディスク34とを同時に回転させるディスクスキャン方式を例に挙げて説明したが、これに代えて、図3に示されるように、ピンホールディスク34のみを回転させるディスクスキャン方式を採用してもよい。図中符号47は、キセノンランプ等の白色光源、符号40は励起光の波長を変更するためのフィルタチェンジャ、符号41,42は集光レンズ、符号43は開口絞り、符号44はコリメートレンズ、符号45は集光レンズ、符号46はCCDカメラ32により取得する蛍光の波長を変更するためのフィルタチェンジャである。このディスクスキャン方式の光走査部31′によっても、同様に、迅速に蛍光画像の取得を可能とすることができる。
In the present embodiment, the disk scanning method in which the
次に、本発明の第3の実施形態に係る光走査型観察装置50について、図4を参照して以下に説明する。
なお、本実施形態の説明において、上述した各実施形態に係る光走査型観察装置50と構成を共通とする箇所に同一符号を付して説明を省略する。
Next, an optical
In the description of the present embodiment, portions having the same configuration as those of the optical
本実施形態に係る光走査型観察装置50は、観察光学系2に設けられた第1の光走査部51において上述した第1,第2の実施形態に係る光走査型観察装置1,30と相違している。
本実施形態に係る光走査型観察装置50の第1の光走査部51は、図4に示されるように、複数の微小なミラー(図示略)を2次元的に配列してなるデジタルミラーデバイス(DMD)のような走査ミラー素子52と該走査ミラー素子52を制御する制御装置53とによって構成されている。走査ミラー素子52を構成する各ミラーは、制御装置53からの動作指令によって選択的にオンオフされるようになっている。各ミラーはオン状態に配されると、光源47から入射された励起光を結像レンズ39に向かう光路内に反射する一方、結像レンズ39側から戻る戻り光をCCDカメラ32に向かう光路内に反射するようになっている。また、各ミラーはオフ状態にされると、これらの光路から外れる方向に励起光および戻り光を反射するようになっている。
The optical
As shown in FIG. 4, the first optical scanning unit 51 of the optical
走査ミラー素子52は、前記集光レンズ42による中間像位置に配置されている。そして、光源47の中間像を複数のミラーにおいて同時に受けて、オン状態となっているミラーによって結像レンズ39の方向に反射するようになっている。
図中符号54は、蛍光の光量を測定する測光フィルタ、符号55は白色光源47からの光を所定波長の励起光に変換する励起フィルタである。
The
In the figure,
このように構成された本実施形態に係る光走査型観察装置50によれば、制御装置53の作動によって、走査ミラー素子52を構成する各ミラーのオンオフ状態を任意の動作パターンで切り替えることにより、近接ガルバノミラーやディスクスキャン方式の場合と同様に、単一もしくは複数の光スポットにより標本Aを走査することができる。また、走査ミラー素子52が集光レンズ42による中間像位置に配置されているので、走査ミラー素子52を構成する各ミラーは光ファイバ束17の一端面17aと共役な位置に配される共焦点ピンホールとして機能し、標本Aの所定深さの位置から発せられる蛍光のみをCCDカメラ32によって撮像することが可能となる。
According to the optical
一方、走査ミラー素子52を構成するミラーの内、隣接する複数のミラーを同時にオン状態とすると、比較的大きな光スポットによって標本Aを照射することができる。このようにすると共焦点効果が低減する反面、CCDカメラ32に受光される蛍光量を増大させて明るい画像を得ることができる。したがって、解像度が若干低下しても明るい蛍光画像による観察を行いたい用途や、深さ方向に広い範囲にわたる蛍光画像を取得したい用途に有効である。
なお、本実施形態においては、キセノンランプからなる光源47および励起フィルタ55に代えて、レーザ光源(図示略)を採用してもよい。
On the other hand, if a plurality of adjacent mirrors among the mirrors constituting the
In the present embodiment, a laser light source (not shown) may be employed in place of the
A 標本
1,30,50 光走査型観察装置
4 ダイクロイックミラー(光軸結合手段)
5 対物光学系
6 第1のレーザ光源(第1の光源)
7 第1の光走査部
10 バリアフィルタ
13 光検出器
18 第2のレーザ光源(第2の光源)
19 第2の光走査部
19a,19b ガルバノミラー
31,31′ 光走査部(ディスク型光走査部)
32 CCDカメラ(光検出器)
33 集光ディスク(集光レンズ)
34 ピンホールディスク
42 集光レンズ
47 キセノンランプ(第1の光源)
52 走査ミラー素子
A
5 Objective
7 First
19 Second
32 CCD camera (photodetector)
33 Condensing disc (condensing lens)
34
52 Scanning mirror element
Claims (4)
該第1の光源からの光を走査する第1の光走査部と、
該第1の光走査部により走査された光を標本上に結像させる対物光学系と、
該対物光学系および第1の光走査部を介して戻る戻り光を検出する光検出器と、
第2の光源と、
該第2の光源からの光を走査する第2の光走査部と、
該第2の光走査部により走査された光の光軸を前記第1の光源からの光軸に一致させる光軸結合手段とを備え、
前記光検出器の前段に、第1の光源および第2の光源からの光を遮断し、前記標本からの戻り光を透過させるバリアフィルタが備えられている光走査型観察装置。 A first light source;
A first light scanning unit that scans light from the first light source;
An objective optical system that forms an image of the light scanned by the first optical scanning unit on the specimen;
A photodetector for detecting return light returning through the objective optical system and the first optical scanning unit;
A second light source;
A second light scanning unit that scans light from the second light source;
Optical axis coupling means for matching the optical axis of the light scanned by the second optical scanning unit with the optical axis from the first light source,
An optical scanning observation apparatus provided with a barrier filter that blocks light from the first light source and the second light source and transmits return light from the specimen in front of the photodetector.
前記第1の光走査部が、前記中間像位置近傍に配置されたピンホールディスクを回転させるディスク型光走査部である請求項1に記載の光走査型観察装置。 A condenser lens that forms an intermediate image of the light from the first light source;
The optical scanning observation apparatus according to claim 1, wherein the first optical scanning unit is a disk type optical scanning unit that rotates a pinhole disk disposed in the vicinity of the intermediate image position.
前記第1の光走査部が、前記中間像位置に配置され、該中間像を同時に受けるとともに選択的にオンオフ可能な複数のミラーを配列してなる走査ミラー素子を備える請求項1に記載の光走査型観察装置。 A condenser lens that forms an intermediate image of the light from the first light source;
2. The light according to claim 1, wherein the first optical scanning unit includes a scanning mirror element that is disposed at the intermediate image position and includes a plurality of mirrors that simultaneously receive the intermediate image and can be selectively turned on / off. Scanning observation device.
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