JP2006220954A - Fluorescence microscopic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ光を標本に照射し、この標本が発する蛍光をもとに標本内の蛍光画像を取得する蛍光顕微鏡装置に関するものである。 The present invention relates to a fluorescence microscope apparatus that irradiates a specimen with laser light and acquires a fluorescence image in the specimen based on the fluorescence emitted from the specimen.
従来から、蛍光顕微鏡装置は、レーザ光を標本に照射し、この標本が発する蛍光をもとに標本内の蛍光画像を取得することができる。ここで、標本が生体細胞である場合、多数の細胞である細胞集団の蛍光画像を取得し、標本の定性分析を行う蛍光観察と、標本の定量分析を行う蛍光測定との双方を行う場合が多い。蛍光観察の場合、標本に照射するレーザ光の開口数(NA)を大きくした上で標本上に走査し、レーザ光の焦点と蛍光の焦点とが共通する共焦点ピンホールを用いた共焦点レーザ走査型顕微鏡装置(CLSM:Conforcal Laser Scanning Microscope)が多用される。一方、蛍光測定の場合、レーザ光の光束を絞りNAを小さくした上で標本上を走査し、標本から発する蛍光の光量を大きくするレーザ走査型サイトメータ(LSC:Laser Scanning Cytometer)が多用される。 Conventionally, a fluorescence microscope apparatus can irradiate a specimen with laser light and acquire a fluorescent image in the specimen based on the fluorescence emitted from the specimen. Here, when the specimen is a living cell, a fluorescence image of a cell population that is a large number of cells is acquired, and both fluorescence observation for qualitative analysis of the specimen and fluorescence measurement for quantitative analysis of the specimen may be performed. Many. In the case of fluorescence observation, a confocal laser using a confocal pinhole that scans the sample after increasing the numerical aperture (NA) of the laser beam applied to the sample and has the same focus of the laser beam and the focus of the fluorescence. A scanning microscope apparatus (CLSM: Conforcal Laser Scanning Microscope) is frequently used. On the other hand, in the case of fluorescence measurement, a laser scanning cytometer (LSC: Laser Scanning Cytometer) is often used that scans a sample with a narrowed beam of laser light, reduces the NA, and increases the amount of fluorescence emitted from the sample. .
ここで、蛍光観察の直後に蛍光測定を行うことも要求されていることから、1つの蛍光顕微鏡装置で上述したCLSM機能およびLSC機能を実現する方法が開示されている(特許文献1参照)。この蛍光顕微鏡装置は、レーザ光が標本を照射する照射光路にレーザ光の光束径を絞る光束絞りを設けた光学系と、標本が発した蛍光を受光する蛍光光路に共焦点ピンホールを設けた光学系と備え、各光学系を排他的に光路切替するようにしている。 Here, since it is also required to perform fluorescence measurement immediately after fluorescence observation, a method for realizing the above-described CLSM function and LSC function with one fluorescence microscope apparatus is disclosed (see Patent Document 1). In this fluorescence microscope apparatus, an optical system provided with a beam stop for reducing the beam diameter of the laser beam in an irradiation optical path for irradiating the sample with laser light, and a confocal pinhole in the fluorescence optical path for receiving the fluorescence emitted by the sample are provided. It is equipped with an optical system, and the optical path is switched exclusively for each optical system.
しかしながら、従来の蛍光顕微鏡装置は、光学系を切り替えるようにしているため、各光学系は、複数のレンズや複数のミラーなどの光学部品を多数必要として装置が複雑化するとともに、空間的に広がる光学系を必要とするために、装置が大型化するという問題点があった。 However, since the conventional fluorescence microscope apparatus switches the optical system, each optical system requires a large number of optical components such as a plurality of lenses and a plurality of mirrors, and the apparatus becomes complicated and spreads spatially. Since an optical system is required, there is a problem that the apparatus becomes large.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易かつ大型化を抑えた構成で、CLSM機能およびLSC機能の双方を実現することできる蛍光顕微鏡装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a fluorescence microscope apparatus that can realize both the CLSM function and the LSC function with a simple and small-sized configuration.
上記目的を達成するために、請求項1にかかる蛍光顕微鏡装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光を標本上に走査する走査手段と、前記レーザ光を前記標本上に集束する対物レンズと、前記標本が発した蛍光を受光する受光手段と、前記レーザ光源および前記標本を結ぶ照射光光路と前記標本および前記受光手段を結ぶ蛍光光路とが共通する共通光路外の前記照射光光路に配置され、前記レーザ光の光束径を所定値に絞り、前記照射光光路に対して挿脱可能な光束絞りと、前記共通光路外の前記蛍光光路に配置され、該蛍光光路に対して挿脱可能であり、前記光束絞りが前記照射光光路から外された場合、前記蛍光光路に挿入される共焦点ピンホールと、を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a fluorescence microscope apparatus according to claim 1 includes a laser light source that emits laser light, a scanning unit that scans the laser light onto the specimen, and the laser light that is focused on the specimen. The irradiation light outside the common optical path in which the objective lens, the light receiving means for receiving the fluorescence emitted from the specimen, the irradiation light path connecting the laser light source and the specimen, and the fluorescent light path connecting the specimen and the light receiving means are common Arranged in the optical path, the beam diameter of the laser beam is reduced to a predetermined value, the beam stop is detachable with respect to the irradiation light optical path, and is arranged in the fluorescent light path outside the common optical path, with respect to the fluorescent light path And a confocal pinhole that is inserted into the fluorescent light path when the light beam stop is removed from the irradiation light optical path.
また、請求項2にかかる蛍光顕微鏡装置は、上記の発明において、前記光束絞りの挿脱動作と前記共焦点ピンホールの挿脱動作とを排他的に制御する制御手段をさらに備えることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the above-described invention, the fluorescence microscope apparatus further includes a control unit that exclusively controls the insertion / removal operation of the beam stop and the insertion / removal operation of the confocal pinhole. To do.
また、請求項3にかかる蛍光顕微鏡装置は、上記の発明において、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光を標本上に走査する走査手段と、前記レーザ光を前記標本上に集束する対物レンズと、前記標本が発した蛍光を受光する受光手段と、前記レーザ光源および前記標本を結ぶ照射光光路と前記標本および前記受光手段を結ぶ蛍光光路とが共通する共通光路外の前記照射光光路に配置され、前記レーザ光の最大光束径を超える第1の絞り径と前記最大光束径未満の第2の絞り径とを可変に形成する光束絞りと、前記共通光路外の前記蛍光光路に配置され、該蛍光光路に対して挿脱可能であり、前記光束絞りが前記第1の絞り径である場合、前記蛍光光路に挿入される共焦点ピンホールと、を備えたことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a fluorescence microscope apparatus according to the above invention, wherein a laser light source that emits laser light, scanning means that scans the laser light onto the specimen, and an objective that focuses the laser light onto the specimen. A lens, a light receiving means for receiving fluorescence emitted from the specimen, an irradiation light optical path connecting the laser light source and the specimen, and a fluorescent light path connecting the specimen and the light receiving means, and the irradiation light optical path outside the common optical path. A beam stop variably forming a first aperture diameter exceeding the maximum beam diameter of the laser beam and a second aperture diameter less than the maximum beam diameter, and disposed in the fluorescent light path outside the common optical path And a confocal pinhole inserted into the fluorescent light path when the light beam stop has the first stop diameter, and is detachable from the fluorescent light path.
また、請求項4にかかる蛍光顕微鏡装置は、上記の発明において、前記光束絞りの絞り径は、前記第1の絞り径と前記第2の絞り径の範囲内で連続的または段階的に変化できることを特徴とする。
In the fluorescence microscope apparatus according to
また、請求項5にかかる蛍光顕微鏡装置は、上記の発明において、前記第1の絞り径と前記第2の絞り径との可変動作と前記共焦点ピンホールの挿脱動作とを排他的に制御する制御手段をさらに備えることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the above fluorescence microscope apparatus, in the above invention, the variable operation of the first aperture diameter and the second aperture diameter and the insertion / removal operation of the confocal pinhole are exclusively controlled. And further comprising a control means.
また、請求項6にかかる蛍光顕微鏡装置は、上記の発明において、前記標本を光軸と交わる向きに移動する標本移動手段と、前記レーザ光を前記標本上で走査する光偏向手段とを備え、前記走査手段は、前記光偏向手段により前記レーザ光を偏向して前記走査を行う第1の走査方法と、前記レーザ光が光学系のおよその軸上光となるように前記光偏向手段を制御した上で前記標本移動手段を駆動して前記走査を行う第2の走査方法とを切り換えておこなうことを特徴とする。
In addition, the fluorescence microscope apparatus according to
また、請求項7にかかる蛍光顕微鏡装置は、上記の発明において、前記走査手段は、前記光束絞りが前記照射光光路から外れているか又は前記第1の絞り径である場合に前記第1の走査方法を実行し、前記光束絞りが前記照射光光路に挿入されているか又は前記第2の絞り径である場合に前記第2の走査方法を実行することを特徴とする。
Further, in the fluorescence microscope apparatus according to
また、請求項8にかかる蛍光顕微鏡装置は、上記の発明において、前記第2の走査方法による走査範囲は、前記第1の走査方法による走査範囲よりも広いことを特徴とする。
The fluorescent microscope apparatus according to
本発明にかかる蛍光顕微鏡装置は、LSC機能を実現させる光束絞りとCLSM機能を実現させる共焦点ピンホールという光学部品そのものの挿脱を排他的に行うようにしてCLSM機能とLSC機能とを1つの装置で実現するようにしているので、簡易かつ大型化を抑えることができるという効果を奏する。 In the fluorescence microscope apparatus according to the present invention, the CLSM function and the LSC function are integrated by exclusively inserting / removing the optical aperture itself, that is, the light beam stop for realizing the LSC function and the confocal pinhole for realizing the CLSM function. Since it is realized by the apparatus, there is an effect that simplification and increase in size can be suppressed.
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる蛍光顕微鏡装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。 Exemplary embodiments of a fluorescence microscope apparatus according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings.
(実施の形態1)
図1および図2は、この発明の実施の形態1にかかる蛍光顕微鏡装置1の概要構成を示すブロック図である。図1は、この蛍光顕微鏡装置1が走査型サイトメータ(LSC)として機能する場合を示し、図2は、この蛍光顕微鏡装置1が共焦点レーザ走査型顕微鏡(CLSM)として機能する場合を示している。
(Embodiment 1)
1 and 2 are block diagrams showing a schematic configuration of a fluorescence microscope apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a case where the fluorescence microscope apparatus 1 functions as a scanning cytometer (LSC), and FIG. 2 shows a case where the fluorescence microscope apparatus 1 functions as a confocal laser scanning microscope (CLSM). Yes.
図1に示すように、この蛍光顕微鏡装置1は、レーザ光を出射するレーザ光源2、出射されたレーザ光を集光する集光レンズ3、集光されたレーザ光を平行光に変換するコリメータレンズ4、平行光に変換されたレーザ光の光束径を絞る光束絞り5、光束径が絞られたレーザ光を反射し、標本10で励起された蛍光を透過するダイクロイックミラー6、反射されたレーザ光を標本10上に走査させるガルバノミラー7、ガルバノミラー7で偏向されたレーザ光を集光する瞳投影レンズ8、集光されたレーザ光を標本10上に集束する対物レンズ9、標本10を載置するXYステージ11、標本10から発した蛍光を集光する結像レンズ12、集光された蛍光とレーザ光との共焦点を検出する共焦点ピンホール13、蛍光波長の違いによって蛍光光路を分岐するダイクロイックミラー14、所定の波長以外の蛍光を遮断するバリアフィルタ15a,15b、バリアフィルタ15a,15bを透過した蛍光を電気信号に変換する光電変換器(PMT)16a,16b、光束絞り5と共焦点ピンホール13との挿脱動作を行う駆動部17、および駆動部17の挿脱動作やガルバノミラー7の動作を制御する制御部18を有する。
As shown in FIG. 1, a fluorescence microscope apparatus 1 includes a
図1において、制御部18は、LSC機能に切り替える場合、駆動部17を介して光束絞り5を、コリメータレンズ4とダイクロイックミラー6との間の照射光光路に挿入させるとともに、共焦点ピンホール13を、結像レンズ12とダイクロイックミラー13との間の蛍光光路から外す制御を行う。光束絞り5は、所定の形状の孔を有し、この孔径以下の光束径のレーザ光のみを通過させる。このため、光束絞り5が挿入されると、コリメータレンズ4によって平行光に変換されたレーザ光の光束径は、所定の光束径に絞られることになる。光束絞り5によって光束径が絞られたレーザ光の開口数(NA)は、小さくなり、結果的に対物レンズ9から出射するレーザ光のNAも小さくなり、標本10上において、集光されるビーム10aは、大きな径となる。
In FIG. 1, when switching to the LSC function, the
走査型サイトメータ(LSC)は、標本10に照射し2次元走査するレーザのスポットサイズを「細胞サイズと同等(同じ桁の大きさ以内)」としている。これは、高速走査のためでもあり、各細胞の蛍光励起ができるだけ同じ条件で、厚み方向も含めた細胞全体に浸透し、発光、測定される蛍光量が正確なものになることを期するためでもある。このビームで励起された蛍光は、標本10を照射したレーザ光と同じ光路をダイクロイックミラー6まで逆行し、ダイクロイックミラー6を透過する。
In the scanning cytometer (LSC), the spot size of the laser that irradiates the
ダイクロイックミラー6を透過した蛍光は、結像レンズ12を介してダイクロイックミラー14に入射し、蛍光波長の違いによって透過と反射とに分岐され、バリアフィルタ15a,15bを介してPMT16a,16bに入射する。この場合、共焦点ピンホール13が蛍光光路から外されているため、標本10が発した大光量の蛍光は、ほぼ全てPMT16a,16bに入射する。PMT16a,16bは、入射した光量に対応して電流を発生するため、PMT16a,16bは、共焦点ピンホール13が挿入され、蛍光が絞られた場合に比して大きな電流を出力する。
The fluorescence transmitted through the
ここで、ガルバノミラー7によってレーザ光を標本10上に走査させると、大光量の蛍光によってS/N比の良い蛍光画像が取得できる。この蛍光画像は、共焦点ピンホール13を介した画像ではないため、分解能は低く、標本10をZ方向をも含めた細胞全体を捉えたものとなるが、蛍光測定を行う上でS/N比の良い蛍光画像は、LSC機能を十分満たす。つまり、光束絞り5を挿入し、共焦点ピンホール13を外すことによって、この蛍光顕微鏡装置1は、LSCとして機能する。
Here, when the
つぎに、この蛍光顕微鏡装置1がCLSMとして機能する場合について説明する。図2に示すように、制御部18は、CLSM機能に切り替える場合、駆動部17を介して光束絞り5を照射光光路から外し、共焦点ピンホール13を蛍光光路に挿入させる制御を行う。光束絞り5が外されると、レーザ光の光束径は絞られず、コリメータレンズ4によって平行光に変換されたレーザ光がそのままダイクロイックミラー6に入射し、結果的に対物レンズ9から出射するレーザ光のNAが大きくなり、標本10上においてレーザ光は十分に集束され、ビーム10aは、小さな径となる。
Next, a case where the fluorescence microscope apparatus 1 functions as CLSM will be described. As shown in FIG. 2, when switching to the CLSM function, the
標本10が発した蛍光は、ダイクロイックミラー6までレーザ光を同じ光路を逆行し、ダイクロイックミラー6を透過し、結像レンズ12を介して共焦点ピンホール13を通過する。この共焦点ピンホール13は、対物レンズ9の焦点面から発した蛍光のみを通過させる機能を持ち、他の部位から発した蛍光等を遮断する。
The fluorescence emitted from the
このため、標本10上に集束された小さな径のレーザ光によって照射された部位から発した蛍光のみがPMT16a,16bに入射する。PMT16a,16bには、微細な部位の蛍光が入射され、この蛍光の光量に対応した電流を出力する。
For this reason, only the fluorescence emitted from the portion irradiated with the laser beam having a small diameter focused on the
ここで、ガルバノミラー7によってレーザ光を標本10上に走査させると、微細な部位で発した蛍光による高分解能の蛍光画像が取得できる。共焦点ピンホール13は、薄い標本10の厚みの中の部位も識別できるため、結果的に立体的な蛍光画像も取得でき、蛍光観察を行うCLSM機能を十分満たすことができる。つまり、光束絞り5を外し、共焦点ピンホール13を挿入することによって、この蛍光顕微鏡装置1は、CLSMとして機能する。
Here, when a laser beam is scanned on the
この実施の形態1では、制御部18が駆動部17を介して光束絞り5と共焦点ピンホール13との挿脱を排他的に行い、CLSM機能とLSC機能との切り替えを簡易な構成で行うことができる。
In the first embodiment, the
なお、この実施の形態1では、制御部18がCLSM機能とLSC機能との切り替えを手動で行うようにしてもよい。
In the first embodiment, the
(変形例1)
つぎに、この実施の形態1の変形例1について説明する。実施の形態1では、光束絞り5の挿脱と共焦点ピンホールの挿脱とによってCLSM機能とLSC機能との切替えを行っていたが、この変形例1では、絞り径が可変する光束絞りの可変と共焦点ピンホールの挿脱とによってCLSM機能とLSC機能との切替えを行っている。
(Modification 1)
Next, a first modification of the first embodiment will be described. In the first embodiment, the CLSM function and the LSC function are switched by inserting / removing the
図3は、この実施の形態1の変形例1にかかる蛍光顕微鏡装置20の概要構成を示すブロック図である。図3に示すように、この蛍光顕微鏡装置20は、実施の形態1で示した光束絞り5と駆動部17に代えて可変光束絞り5Aと駆動部17Aとを有する。駆動部17Aは、可変光束絞り5Aの絞り径を可変させ、可変光束絞り5Aは、コリメートレンズ4とダイクロイックミラー6との間の照射光光路に配置されている。なお、その他の構成は、実施の形態1で示した蛍光顕微鏡装置1と同一であり、同一の構成部分には同一の符号を付している。
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the
可変光束絞り5Aは、孔を形成する部材の構成位置を変位させて孔径を可変することができる。したがって、可変光束絞り5Aの絞り径を可変することによって、この可変光束絞り5Aを通過させることによってレーザ光を試料細胞の大きさに応じて所望NAに設定することができる。
The
制御部18は、LSC機能に切り替える場合、駆動部17Aを介して可変光束絞り5Aの孔径を可変させ、所定の孔径に設定するとともに、共焦点ピンホール13を蛍光光路から外す。レーザ光の光束径は、この可変光束絞り5Aによって光束が絞られ、結果的にLSCとして機能する。
When switching to the LSC function, the
また、制御部18は、CLSM機能に切り替える場合、駆動部17Aを介して可変光束絞り5Aの孔径を可変させ、コリメータレンズ4を出射したレーザ光の光束径以上に設定するとともに、共焦点ピンホール13を蛍光光路に挿入する。レーザ光の光束径は、この可変光束絞り5Aによって絞られず、結果的にCLSMとして機能する。つまり、可変光束絞り5Aの絞り径の可変と共焦点ピンホール13の挿脱とによってCLSM機能とLSC機能との切替えが行える。
In addition, when switching to the CLSM function, the
この変形例1では、可変光束絞り5Aの絞り径を可変することによってLSC機能とCLSM機能との切替えを行うようにしていた。このようにすると、様々な大きさ、形状の細胞に応じて最適な測定を行う上で所望のNAのレーザ光を標本10に照射できる。なお、この変形例1では、可変光束絞り5Aが照射光光路に対して挿脱しなかったが、挿脱するようにしてもよい。
In the first modification, the LSC function and the CLSM function are switched by changing the aperture diameter of the
(変形例2)
つぎに、この実施の形態1の変形例2について説明する。変形例1では、可変光束絞り5Aの絞り径の可変と共焦点ピンホール13の挿脱とによってCLSM機能とLSC機能との切替えを行っていたが、この変形例2では、絞りの孔径が異なる複数の光束絞りの切替えと共焦点ピンホールの挿脱とによってCLSM機能とLSC機能との切替えを行っている。
(Modification 2)
Next, a second modification of the first embodiment will be described. In the first modification, the CLSM function and the LSC function are switched by changing the aperture diameter of the
図4は、この実施の形態1の変形例2にかかる蛍光顕微鏡装置30の概要構成を示すブロック図である。図4に示すように、この蛍光顕微鏡装置30は、変形例1で示した可変光束絞り5Aと駆動部17Aに代えて可変光束絞り5Bと駆動部17Bとを有する。駆動部17Bは、可変光束絞り5Bの絞り径を可変させ、この可変光束絞り5Bは、コリメートレンズ4とダイクロイックミラー6との間の照射光光路に配置される。なお、その他の構成は、実施の形態1で示した蛍光顕微鏡装置1と同一であり、同一の構成部分には同一の符号を付している。
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the
可変光束絞り5Bは、レボルバ等によって実現され、絞りの孔径が異なる複数の光束絞りを収納する。駆動部17Bは、制御部18の制御のもと、この可変絞り5Bを駆動して所望の光束絞りを照射光光路上に配置する。制御部18は、可変光束絞り5Bを駆動することによって、レーザ光を所望のNAに設定することができる。
The
制御部18は、LSC機能に切り替える場合、駆動部17Bを介して可変光束絞り5Bを駆動して所定の孔径の光束絞りを選択配置するとともに、共焦点ピンホール13を蛍光光路から外す。レーザ光の光束径は、この可変光束絞り5Bによって光束が絞られ、結果的にLSCとして機能する。
When switching to the LSC function, the
また、制御部18は、CLSM機能に切り替える場合、駆動部17Bを介して可変光束絞り5Bを駆動してレーザ光の光束径を絞らない光束絞りを選択配置するとともに、共焦点ピンホール13を蛍光光路に挿入する。レーザ光の光束径は、この可変光束絞り5Bによって絞られず、結果的にCLSMとして機能する。つまり、可変光束絞り5Bの光束絞りの選択と共焦点ピンホール13の挿脱とによってCLSM機能とLSC機能との切替えが行える。
In addition, when switching to the CLSM function, the
この変形例2では、可変光束絞り5Bが収納する光束絞りを選択配置することによってLSC機能とCLSM機能との切替えを行うようにしていた。このようにすると、可変光束絞り5Bを簡易な構成にすることができる。
In the second modification, the LSC function and the CLSM function are switched by selectively arranging the light beam stop accommodated in the variable
(実施の形態2)
つぎに、この発明の実施の形態2にかかる蛍光顕微鏡装置について説明する。実施の形態1では、ガルバノミラー7を走査させて蛍光画像を取得するようにしていたが、この実施の形態2では、標本を載置するXYステージを移動させて蛍光画像を取得するようにしている。
(Embodiment 2)
Next, a fluorescence microscope apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the fluorescent image is acquired by scanning the
図5は、この発明の実施の形態2にかかる蛍光顕微鏡装置40の概要構成を示すブロック図である。図5に示すように、この蛍光顕微鏡装置40は、実施の形態1で示したXYステージ11と制御部18に代えてXYステージ11Aと制御部18Aとを有し、さらにXYステージ11Aを移動する駆動部19を有する。XYステージ11Aは、駆動部19によってレーザ光の光軸に対して垂直面内を移動する。なお、その他の構成は、実施の形態1で説明した蛍光顕微鏡装置1と同一であり、同一の構成部分には同一の符号を付している。
FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of the fluorescence microscope apparatus 40 according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the fluorescence microscope apparatus 40 includes an
制御部18Aは、ガルバノミラー7と駆動部19を介してXYステージ11Aを制御する。制御部18Aは、LSC機能に切り替える場合、駆動部17を介して光束絞り5を挿入するとともに共焦点ピンホール13を外し、ガルバノミラー7を制御してレーザ光の光軸を対物レンズ9の軸上に固定させる。さらに、駆動部19を介してXYステージ11Aを移動する。
The
一般にレンズ系の軸上性能は、軸外に較べて球面収差、コマ収差等が小さい為、画像周辺部に比して光の集束性能が高い。集束性能が異なると、それに対応して照射光量も不均一になるため、この照射によって取得された蛍光画像も正確性を欠く。ガルバノミラー7によってレーザ光を走査するとレーザ光は光学系の軸外を通ることになるので、標本10に対して不均一な照射が行われる。その結果、図6の模式図に示すように、標本10においては、視野の中心か周辺かに応じた異なる集束性能のビーム10aによって照射されることになる。図6のビーム10aではコマ収差が強調されている。
In general, the on-axis performance of a lens system is smaller in spherical aberration, coma, etc. than on the off-axis, and therefore has higher light focusing performance than the peripheral portion of the image. If the focusing performance is different, the amount of irradiation light is also non-uniform correspondingly, so that the fluorescence image acquired by this irradiation also lacks accuracy. When the laser light is scanned by the
一方、レーザ光を光学系の軸上に固定し、XYステージ11Aを移動すると、図7の模式図に示すように、標本10は、集束性能が高く、かつ均一なビーム10aによって照射され、均一な照射光量による蛍光画像が取得される。
On the other hand, when the laser beam is fixed on the axis of the optical system and the
LSC機能においては、各細胞の蛍光量を正確に測定しなければならず、高い集束性能つまり、収差の少ない励起光束でかつ均一なレーザ光の照射による蛍光画像が要求されるため、この実施の形態2のようにレーザ光をレンズ系の軸上に固定し、XYステージ11Aを移動すると、高精度の蛍光測定が可能となる。
In the LSC function, the amount of fluorescence of each cell must be accurately measured, and high focusing performance, that is, a fluorescence image by irradiation with uniform laser light with less aberration is required. When the laser beam is fixed on the axis of the lens system and the
この実施の形態2では、標本10に照射するレーザ光をレンズ系の軸上に固定し、標本10を載置するXYステージ11Aを駆動することによって、標本10に対して高集束性能でかつ均一なレーザ光を照射するようにしていた。
In the second embodiment, the laser beam applied to the
なお、収差が少なく均一な集光ビームを生成できる範囲であれば、光学系のおよその軸上に固定するようにしてもよい。また、XYステージ11Aをガルバノミラー7が走査する範囲よりも広い範囲を走査するように駆動してもよい。なお、CLSM動作の際には、従来通りガルバノミラーのような高速光偏向手段による走査を行う方が望ましい。なぜなら、LSCに比較してCLSMは、測定精度よりもより高速性が要求されるからである。
In addition, as long as it is a range which can produce a uniform focused beam with little aberration, it may be fixed on the approximate axis of the optical system. Further, the
また、この実施の形態2では、光束絞り5を用いていたが、光束絞り5に代えて実施の形態1の変形例1,2に示した可変光束絞り5A,5Bを用いるようにしてもよい。
In the second embodiment, the
また、上述した実施の形態1,2では、共焦点ピンホール13を挿脱させることによって、CLSM機能とLSC機能とを切替えるようにしていたが、図8および図9に示す蛍光顕微鏡装置50のように、実施の形態1に示した共焦点ピンホール13の挿脱に代えて、ダイクロイックミラー6,14間の蛍光光路に反射ミラー53,54を挿脱して蛍光光路を変更し、CLSM機能とLSC機能とを切替えるようにしてもよい。制御部51は、駆動部52を介して光束絞り5の挿脱と反射ミラー53,54の挿脱とを制御する。その他の構成は、実施の形態1に示した蛍光顕微鏡装置1と同一であり、同一の構成部分には同一の符号を付している。
In the first and second embodiments described above, the
CLSM機能に切替える場合、図9のように反射ミラー53,54を蛍光光路に挿入すると、標本10で発した蛍光は、反射ミラー53,55、集光レンズ56、共焦点ピンホール57、共コリメートレンズ58、反射ミラー59,54を順次介してダイクロイックミラー14に入射する。
When switching to the CLSM function, when the reflection mirrors 53 and 54 are inserted into the fluorescence optical path as shown in FIG. 9, the fluorescence emitted from the
この場合、標本10から発した蛍光は、共焦点ピンホール57を通過することによって、共焦点が検出される。集光レンズ56とコリメートレンズ58とによって形成されるビームエキスパンダは、蛍光光路の光路長を延長することができるため、共焦点ピンホール57をこの光路中に容易に配置することができる。なお、このような光路変更光学系を光束絞り5に代えて照射光光路に組込むようにしてもよい。
In this case, the fluorescence emitted from the
1,20,30,40,50 蛍光顕微鏡装置
2 レーザ光源
3,56 集光レンズ
4,58 コリメータレンズ
5 光束絞り
5A,5B 可変光束絞り
6,13 ダイクロイックミラー
7 ガルバノミラー
8 瞳投影レンズ
9 対物レンズ
10 標本
10a ビーム
11,11A XYステージ
12 結像レンズ
13,57 共焦点ピンホール
15a,15b バリアフィルタ
16a,16b PMT
17,17A,17B,19,52 駆動部
18,18A,51 制御部
53,54,55,59 反射ミラー
DESCRIPTION OF
17, 17A, 17B, 19, 52
Claims (8)
前記レーザ光を標本上に走査する走査手段と、
前記レーザ光を前記標本上に集束する対物レンズと、
前記標本が発した蛍光を受光する受光手段と、
前記レーザ光源および前記標本を結ぶ照射光光路と前記標本および前記受光手段を結ぶ蛍光光路とが共通する共通光路外の前記照射光光路に配置され、前記レーザ光の光束径を所定値に絞り、前記照射光光路に対して挿脱可能な光束絞りと、
前記共通光路外の前記蛍光光路に配置され、該蛍光光路に対して挿脱可能であり、前記光束絞りが前記照射光光路から外された場合、前記蛍光光路に挿入される共焦点ピンホールと、
を備えたことを特徴とする蛍光顕微鏡装置。 A laser light source for emitting laser light;
Scanning means for scanning the sample with the laser beam;
An objective lens for focusing the laser light on the specimen;
A light receiving means for receiving fluorescence emitted from the specimen;
The irradiation light optical path connecting the laser light source and the specimen and the fluorescent light path connecting the specimen and the light receiving means are arranged in the irradiation light optical path outside the common optical path, and the beam diameter of the laser light is reduced to a predetermined value, A beam stop that can be inserted into and removed from the irradiation light path;
A confocal pinhole that is disposed in the fluorescent light path outside the common optical path, is detachable with respect to the fluorescent light path, and is inserted into the fluorescent light path when the light beam stop is removed from the irradiation light optical path; ,
A fluorescence microscope apparatus comprising:
前記レーザ光を標本上に走査する走査手段と、
前記レーザ光を前記標本上に集束する対物レンズと、
前記標本が発した蛍光を受光する受光手段と、
前記レーザ光源および前記標本を結ぶ照射光光路と前記標本および前記受光手段を結ぶ蛍光光路とが共通する共通光路外の前記照射光光路に配置され、前記レーザ光の最大光束径を超える第1の絞り径と前記最大光束径未満の第2の絞り径とを可変に形成する光束絞りと、
前記共通光路外の前記蛍光光路に配置され、該蛍光光路に対して挿脱可能であり、前記光束絞りが前記第1の絞り径である場合、前記蛍光光路に挿入される共焦点ピンホールと、
を備えたことを特徴とする蛍光顕微鏡装置。 A laser light source for emitting laser light;
Scanning means for scanning the sample with the laser beam;
An objective lens for focusing the laser light on the specimen;
A light receiving means for receiving fluorescence emitted from the specimen;
The irradiation light optical path connecting the laser light source and the sample and the fluorescent light path connecting the sample and the light receiving means are arranged in the irradiation light optical path outside the common optical path, and the first light beam exceeds the maximum beam diameter of the laser light. A light beam stop that variably forms a stop diameter and a second stop diameter smaller than the maximum light beam diameter;
A confocal pinhole inserted in the fluorescent light path when disposed in the fluorescent light path outside the common optical path, detachable with respect to the fluorescent light path, and the light beam stop having the first stop diameter; ,
A fluorescence microscope apparatus comprising:
前記レーザ光を前記標本上で走査する光偏向手段とを備え、
前記走査手段は、前記光偏向手段により前記レーザ光を偏向して前記走査を行う第1の走査方法と、前記レーザ光が光学系のおよその軸上光となるように前記光偏向手段を制御した上で前記標本移動手段を駆動して前記走査を行う第2の走査方法とを切り換えておこなうことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の蛍光顕微鏡装置。 Sample moving means for moving the sample in a direction crossing the optical axis;
A light deflecting means for scanning the laser beam on the specimen,
The scanning means controls the light deflecting means so that the laser light is deflected by the light deflecting means to perform the scanning, and the laser light becomes approximately on-axis light of the optical system. The fluorescence microscope apparatus according to claim 1, wherein the second scanning method for performing the scanning by driving the sample moving means is switched.
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