JP2007127524A - Multiphoton excitation observation device and multiphoton excitation observing light source device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多光子励起型観察装置および多光子励起型観察用光源装置に関するものである。 The present invention relates to a multiphoton excitation observation apparatus and a multiphoton excitation observation light source apparatus.
従来、生体等の試料にその表面から励起光を照射して、試料の表面下の比較的深い位置から発せられる蛍光を検出することにより、細胞等の機能を観察する装置として、多光子励起型の測定装置が知られている(例えば、特許文献1および特許文献2参照。)。
特許文献1においては、試料に照射する励起光の強度を調節し、あるいはオンオフするための手段として、音響光学変調器(AOM:Acoust Optical
Modulator)のような音響光学装置を用いることが開示されている。音響光学装置を使用することにより、励起光の強度を制御できるとともに、高速シャッタ機能を利用することによって、光刺激が必要な部位にのみ励起光の高精度の照射が可能となり、不必要な場所に励起光を照射して試料にダメージを与える不都合を防止することができる。
Conventionally, as a device for observing the function of cells, etc. by irradiating a sample such as a living body with excitation light from its surface and detecting fluorescence emitted from a relatively deep position below the surface of the sample, a multiphoton excitation type (See, for example,
In
The use of an acousto-optic device such as a Modulator is disclosed. By using the acousto-optic device, the intensity of the excitation light can be controlled, and by using the high-speed shutter function, it is possible to irradiate the excitation light with high precision only to the part that requires light stimulation, and an unnecessary place. The problem of damaging the sample by irradiating the sample with excitation light can be prevented.
また、特許文献2には、光ファイバ内における非線形効果により励起光のパルス形状が乱れることを防止するために、励起光を強く分散させるAOMやAOTF等の音響光学装置を光ファイバに隣接して配置した顕微鏡が開示されている。
しかしながら、音響光学装置を励起光の変調に用いる場合には、音響光学装置におけるパルスの分散、音響光学装置の開口に入射する際のケラレやPSF(点像分布関数)の乱れ対策および入射ビームアライメント光学系全体によるレーザ光の光量ロスが大きいという問題がある。レーザ光量が低下すると、試料の深い部位に高強度のレーザ光を供給することが困難となり、試料の深い部位の蛍光画像を得ることができないという問題がある。 However, when the acoustooptic device is used for modulating excitation light, pulse dispersion in the acoustooptic device, vignetting when entering the aperture of the acoustooptic device, disturbance of PSF (point spread function), and incident beam alignment There is a problem that the amount of laser light loss due to the entire optical system is large. When the amount of laser light decreases, it becomes difficult to supply high-intensity laser light to a deep part of the sample, and there is a problem that a fluorescent image of a deep part of the sample cannot be obtained.
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、音響光学装置を用いたきめ細かい出力変調およびオンオフによる多様な光刺激や蛍光観察を行う一方、試料を移動させることなく、当該試料の深い部位における明るく鮮明な蛍光画像を取得することが可能な多光子励起型観察装置および多光子励起型観察用光源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 circumstances described above, and performs various optical stimulation and fluorescence observation by fine output modulation and on / off using an acousto-optic device, while deeply moving the sample without moving the sample. An object of the present invention is to provide a multiphoton excitation observation apparatus and a multiphoton excitation observation light source apparatus capable of acquiring a bright and clear fluorescent image at a site.
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、極短パルスレーザ光を出射するパルスレーザ光源と、該パルスレーザ光源から発せられた極短パルスレーザ光を試料に照射し、試料において発せられた蛍光を観察する観察装置本体と、前記パルスレーザ光源と観察装置本体との間に配置され、パルスレーザ光源から発せられ、観察装置本体に導入される極短パルスレーザ光を調節する導入光学系とを備え、該導入光学系が、パルスレーザ光源から発せられる極短パルスレーザ光のオンオフまたは出力調整を行う音響光学装置を含む第1の光路と、前記音響光学装置を迂回する第2の光路とを並列に備えるとともに、これらの光路の少なくとも一方に極短パルスレーザ光を通過させる光路選択装置を備える多光子励起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 includes a pulse laser light source that emits an ultrashort pulse laser beam, an observation apparatus main body that irradiates the sample with an ultrashort pulse laser beam emitted from the pulse laser light source, and observes the fluorescence emitted from the sample; An introduction optical system that is disposed between the pulse laser light source and the observation apparatus main body, adjusts an ultrashort pulse laser beam emitted from the pulse laser light source and introduced into the observation apparatus main body, the introduction optical system, A first optical path including an acoustooptic device that performs on / off or output adjustment of an ultrashort pulsed laser beam emitted from a pulsed laser light source and a second optical path that bypasses the acoustooptic device are provided in parallel. A multi-photon excitation observation apparatus including an optical path selection device that allows an ultrashort pulse laser beam to pass through at least one of them.
本発明によれば、導入光学系の光路選択装置の作動により第1の光路または第2の光路の少なくとも一方が選択され、選択された光路に極短パルスレーザ光が通過させられ、観察装置本体に導入される。第1の光路が選択された場合には、極短パルスレーザ光は音響光学装置を通過させられる。これにより、極短パルスレーザ光は高速にオンオフまたは出力調整された状態で観察装置本体に導入され、観察装置本体を介して、試料に照射される。したがって、試料の所定の必要領域のみに精度よく、かつ、適正に出力調整された状態の極短パルスレーザ光を照射して、試料の光刺激あるいは蛍光観察を行うことができる。 According to the present invention, at least one of the first optical path and the second optical path is selected by the operation of the optical path selection device of the introduction optical system, and the ultrashort pulse laser beam is allowed to pass through the selected optical path. To be introduced. When the first optical path is selected, the ultrashort pulse laser light is allowed to pass through the acousto-optic device. Thereby, the ultrashort pulse laser beam is introduced into the observation apparatus main body in a state of being turned on / off at high speed or output adjusted, and is irradiated onto the sample through the observation apparatus main body. Therefore, it is possible to perform optical stimulation or fluorescence observation of a sample by irradiating only a predetermined necessary region of the sample with an ultrashort pulse laser beam with an output adjusted accurately and appropriately.
一方、第2の光路が選択された場合には、極短パルスレーザ光は、音響光学装置を通過することなく迂回して、観察装置本体に導入され、試料に照射される。音響光学装置を通過しないので、極短パルスレーザ光は、さほど減衰することなく、高い強度に維持されたままで試料に照射されることになる。したがって、試料の深い部位まで高強度の極短パルスレーザ光を供給することが可能となり、試料の深い部位の蛍光画像を得ることができる。 On the other hand, when the second optical path is selected, the ultrashort pulse laser beam is bypassed without passing through the acoustooptic device, introduced into the observation device body, and irradiated on the sample. Since it does not pass through the acousto-optic device, the ultrashort pulse laser light is irradiated to the sample while maintaining a high intensity without being attenuated so much. Therefore, it is possible to supply high-intensity ultrashort pulse laser light to a deep part of the sample, and a fluorescent image of the deep part of the sample can be obtained.
この場合において、音響光学装置を通過する極短パルスレーザ光と音響光学装置を通過しない極短パルスレーザ光とを択一的にあるいは両方同時に同一の観察装置本体に入射させるので、同一の試料に対し、該試料を移動させることなく、きめ細かくオンオフあるいは出力変調された極短パルスレーザ光と、試料の深部まで届く高い強度の極短パルスレーザ光とを試料に照射することができる。 In this case, the ultra-short pulse laser beam that passes through the acousto-optic device and the ultra-short pulse laser beam that does not pass through the acousto-optic device are alternatively or simultaneously incident on the same observation device body. On the other hand, the sample can be irradiated with the ultrashort pulse laser beam finely turned on / off or output-modulated and the high-intensity ultrashort pulse laser beam reaching the deep part of the sample without moving the sample.
また、上記発明においては、前記光路選択装置が、前記第2の光路に配置されるシャッタを備えることとしてもよい。
第1の光路には音響光学装置が配置されているので、該音響光学装置のシャッタ機能を利用することで第1の光路の極短パルスレーザ光を容易にオンオフすることができる。一方、第2の光路にシャッタを配置することにより、第2の光路の極短パルスレーザ光を容易にオンオフすることができる。したがって、これらの音響光学装置とシャッタとを選択的に作動させることにより、2つの光路に択一的にまたは両方同時に極短パルスレーザ光を通過させることができる。シャッタとしては、極短パルスレーザ光を通過させる際に減衰を伴わないメカニカルシャッタが好ましい。
Moreover, in the said invention, the said optical path selection apparatus is good also as providing the shutter arrange | positioned in a said 2nd optical path.
Since the acousto-optic device is disposed in the first optical path, the ultrashort pulse laser beam in the first optical path can be easily turned on and off by utilizing the shutter function of the acousto-optic device. On the other hand, by arranging a shutter in the second optical path, the ultrashort pulse laser beam in the second optical path can be easily turned on and off. Therefore, by selectively operating these acousto-optic devices and the shutter, it is possible to allow the ultrashort pulse laser beam to pass through the two optical paths alternatively or simultaneously. As the shutter, a mechanical shutter that is not attenuated when passing an ultrashort pulse laser beam is preferable.
また、上記発明においては、前記光路選択装置が、前記第1の光路と第2の光路との分岐点および合流点に挿脱可能に配置される全反射ミラーを備えることとしてもよい。
このようにすることで、第1の光路と第2の光路の分岐点から全反射ミラーを外した状態に配すると、極短パルスレーザ光を第1の光路(あるいは第2の光路)に入射させることができる。一方、第1の光路と第2の光路の分岐点に全反射ミラーを挿入状態に配すると、極短パルスレーザ光が全反射ミラーによって反射されることにより、極短パルスレーザ光の通過する光路を第2の光路(あるいは第1の光路)に変更することができる。
Moreover, in the said invention, the said optical path selection apparatus is good also as providing the total reflection mirror arrange | positioned so that insertion / removal is possible at the branching point and confluence | merging point of a said 1st optical path and a 2nd optical path.
In this way, when the total reflection mirror is removed from the branch point of the first optical path and the second optical path, the ultrashort pulse laser beam is incident on the first optical path (or the second optical path). Can be made. On the other hand, when the total reflection mirror is inserted at the branch point between the first optical path and the second optical path, the ultrashort pulse laser light is reflected by the total reflection mirror, and thus the optical path through which the ultrashort pulse laser light passes. Can be changed to the second optical path (or the first optical path).
また、第1の光路と第2の光路の合流点から全反射ミラーを外した状態に配すると、第1の光路(あるいは第2の光路)を通過してきた極短パルスレーザ光を通過させて観察装置本体に入射させることができる。一方、全反射ミラーを第1の光路と第2の光路の合流点に挿入状態に配すると、極短パルスレーザ光が全反射ミラーによって反射されることにより、第2の光路(あるいは第1の光路)を通過してきた極短パルスレーザ光を観察装置本体に入射させることができる。全反射ミラーを用いることにより、極短パルスレーザ光をほとんど減衰させることなく、光路を択一的に選択することが可能となる。 Further, if the total reflection mirror is removed from the confluence of the first optical path and the second optical path, the ultrashort pulse laser beam that has passed through the first optical path (or the second optical path) is allowed to pass. The light can enter the observation apparatus main body. On the other hand, when the total reflection mirror is inserted at the junction of the first optical path and the second optical path, the ultrashort pulse laser beam is reflected by the total reflection mirror, so that the second optical path (or the first optical path) is obtained. The ultrashort pulse laser beam that has passed through the optical path) can be incident on the observation apparatus body. By using the total reflection mirror, it is possible to select an optical path alternatively without substantially attenuating the ultrashort pulse laser beam.
また、本発明は、極短パルスレーザ光を出射する2つのパルスレーザ光源と、各パルスレーザ光源から発せられた極短パルスレーザ光を試料に照射し、試料において発せられた蛍光を観察する観察装置本体と、前記パルスレーザ光源と観察装置本体との間に配置され、パルスレーザ光源から発せられ、観察装置本体に導入される極短パルスレーザ光を調節する導入光学系とを備え、該導入光学系が、一方のパルスレーザ光源から発せられる極短パルスレーザ光のオンオフまたは出力調整を行う音響光学装置を含む第1の光路と、他方のパルスレーザ光源から発せられる極短パルスレーザ光を通過させる音響光学装置を含まない第2の光路とを並列に備える多光子励起型観察装置を提供する。 The present invention also provides an observation in which a sample is irradiated with two pulse laser light sources that emit ultra-short pulse laser light and the ultra-short pulse laser light emitted from each pulse laser light source, and the fluorescence emitted from the sample is observed. An apparatus main body, and an introduction optical system that is disposed between the pulse laser light source and the observation apparatus main body, adjusts an ultrashort pulse laser beam emitted from the pulse laser light source and introduced into the observation apparatus main body, and the introduction An optical system passes a first optical path including an acousto-optic device that performs on / off or output adjustment of an ultrashort pulse laser beam emitted from one pulse laser light source, and an ultrashort pulse laser beam emitted from the other pulse laser light source. Provided is a multiphoton excitation observation apparatus that includes a second optical path that does not include an acousto-optic device to be paralleled.
本発明によれば、2つのパルスレーザ光源からそれぞれ別々に2つの光路を通過させた極短パルスレーザ光が同一の観察装置本体に導入される。第1のパルスレーザ光源から発せられ、第1の光路を通過する極短パルスレーザ光は音響光学装置を通過させられる。これにより、極短パルスレーザ光は高速にオンオフまたは出力調整された状態で観察装置本体に導入され、観察装置本体を介して、試料に照射される。したがって、試料の所定の必要領域のみに精度よく、かつ、適正に出力調整された状態の極短パルスレーザ光を照射して、試料の光刺激あるいは蛍光観察を行うことができる。 According to the present invention, ultrashort pulse laser beams that are separately transmitted through two optical paths from two pulse laser light sources are introduced into the same observation apparatus body. The ultrashort pulse laser beam emitted from the first pulse laser light source and passing through the first optical path is allowed to pass through the acoustooptic device. Thereby, the ultrashort pulse laser beam is introduced into the observation apparatus main body in a state of being turned on / off at high speed or output adjusted, and is irradiated onto the sample through the observation apparatus main body. Therefore, it is possible to perform optical stimulation or fluorescence observation of a sample by irradiating only a predetermined necessary region of the sample with an ultrashort pulse laser beam with an output adjusted accurately and appropriately.
一方、第2のパルスレーザ光源から発せられ、第2の光路を通過する極短パルスレーザ光は、音響光学装置を通過することなく迂回して、観察装置本体に導入され、試料に照射される。音響光学装置を通過しないので、極短パルスレーザ光は、さほど減衰することなく、高い強度に維持されたままで試料に照射されることになる。したがって、試料の深い部位まで高強度の極短パルスレーザ光を供給することが可能となり、試料の深い部位の蛍光画像を得ることができる。 On the other hand, the ultrashort pulse laser light emitted from the second pulse laser light source and passing through the second optical path bypasses without passing through the acousto-optic device, is introduced into the observation device body, and is irradiated onto the sample. . Since it does not pass through the acousto-optic device, the ultrashort pulse laser light is irradiated to the sample while maintaining a high intensity without being attenuated so much. Therefore, it is possible to supply high-intensity ultrashort pulse laser light to a deep part of the sample, and a fluorescent image of the deep part of the sample can be obtained.
この場合において、音響光学装置を通過する極短パルスレーザ光と音響光学装置を通過しない極短パルスレーザ光とを択一的にあるいは両方同時に同一の観察装置本体に入射させることができ、同一の試料に対し、該試料を移動させることなく、きめ細かくオンオフあるいは出力変調された極短パルスレーザ光と、試料の深部まで届く高い強度の極短パルスレーザ光とを試料に照射することができる。 In this case, the ultra-short pulse laser beam that passes through the acousto-optic device and the ultra-short pulse laser beam that does not pass through the acousto-optic device can alternatively or both be incident on the same observation device body. Without moving the sample, the sample can be irradiated with the ultrashort pulse laser beam finely turned on / off or output-modulated and the high-intensity ultrashort pulse laser beam reaching the deep part of the sample.
上記発明においては、前記導入光学系の第1の光路および第2の光路に、パルスレーザ光源から発せられる極短パルスレーザ光の光束径およびビームダイバージェンスを調節する入射調節装置が備えられていることとしてもよい。
このようにすることで、入射調節装置の作動により、パルスレーザ光源から伝播されてくる極短パルスレーザ光の光束径およびビームダイバージェンスが調節されて観察装置本体に入射される。
In the above invention, the first optical path and the second optical path of the introduction optical system are provided with an incident adjustment device that adjusts the beam diameter and beam divergence of the ultrashort pulse laser beam emitted from the pulse laser light source. It is good.
By doing so, the beam diameter and beam divergence of the ultrashort pulse laser beam propagated from the pulse laser light source are adjusted by the operation of the incidence adjusting device, and are incident on the observation device main body.
したがって、パルスレーザ光源が交換された場合の個体差により、あるいは、波長可変パルスレーザ光源や波長の異なる複数のパルスレーザ光源を並列に有する場合のように、異なる波長の極短パルスレーザ光を試料に照射する場合の波長の変更により、あるいは、波長の変更に伴う分散補償量の変更等によって、極短パルスレーザ光のビームウエスト位置が変動しても、入射調節装置の作動によって、観察装置本体に入射される際の極短パルスレーザ光の光束径およびビームダイバージェンスが調節されることにより、ビームウエスト位置を調節でき、試料の一定深さ位置において精度よく多光子励起効果を発生させることが可能となる。その結果、波長の変動等にかかわらず、試料の深さ方向の同一位置を観察することができる。 Therefore, due to individual differences when the pulse laser light source is replaced, or when a plurality of pulse laser light sources with different wavelengths are arranged in parallel, the ultrashort pulse laser light with different wavelengths is sampled. Even if the beam waist position of the ultrashort pulse laser beam fluctuates due to the change of the wavelength when irradiating the light, or the change of the dispersion compensation amount accompanying the change of the wavelength, the observation device main body The beam waist position can be adjusted by adjusting the beam diameter and beam divergence of the ultra-short pulse laser beam when entering the laser beam, and the multiphoton excitation effect can be generated accurately at a fixed depth position of the sample. It becomes. As a result, the same position in the depth direction of the sample can be observed regardless of the variation in wavelength or the like.
また、上記発明においては、前記観察装置本体が、極短パルスレーザ光を試料に集光させる対物レンズを備え、前記入射調節装置が、対物レンズの入射瞳位置に瞳径と略同等の光束径の極短パルスレーザ光を入射させるようその光束径およびビームダイバージェンスを調節することとしてもよい。
このようにすることで、対物レンズの前方に常に一定のビームウエスト位置を達成することに加えて、対物レンズに最も効率的に極短パルスレーザ光を入射させることができる。その結果、ビームウエスト位置における光子密度を向上し、効率的に多光子励起効果を発生させて、鮮明な多光子蛍光画像を得ることができる。
In the above invention, the observation apparatus main body includes an objective lens that condenses the ultrashort pulse laser beam on the sample, and the incident adjustment apparatus has a beam diameter substantially equal to the pupil diameter at the entrance pupil position of the objective lens. The beam diameter and beam divergence may be adjusted so that the ultrashort pulse laser beam is incident.
In this way, in addition to always achieving a constant beam waist position in front of the objective lens, it is possible to make the ultrashort pulse laser beam enter the objective lens most efficiently. As a result, it is possible to improve the photon density at the beam waist position, efficiently generate a multiphoton excitation effect, and obtain a clear multiphoton fluorescence image.
また、上記発明においては、前記入射調節装置が、複数のレンズを備えるとともに、該レンズのうち少なくとも1枚のレンズを光軸方向に移動させる調節移動機構を備えることとしてもよい。
このように構成することで、調節移動機構の作動によりレンズ間距離を調節し、あるいは、複数のレンズを移動させることにより、光束径および/またはビームダイバージェンスを簡易に調節することができる。したがって、パルスレーザ光源の個体差、パルスレーザ光源から出射される極短パルスレーザ光の波長、プリチャープ光学系による分散補償量等の変動により、極短パルスレーザ光のビームウエストの位置が光軸方向に変動しても、調節移動機構の作動により光束径の縮小率および/またはビームダイバージェンスを調節でき、対物レンズの前方の一定のビームウエスト位置において、効率的に多光子励起効果を発生させることが可能となる。
In the invention described above, the incident adjustment device may include a plurality of lenses and an adjustment movement mechanism that moves at least one of the lenses in the optical axis direction.
With this configuration, it is possible to easily adjust the beam diameter and / or beam divergence by adjusting the distance between the lenses by operating the adjustment moving mechanism or by moving a plurality of lenses. Therefore, the position of the beam waist of the ultra-short pulse laser beam may vary depending on the individual difference of the pulse laser source, the wavelength of the ultra-short pulse laser beam emitted from the pulse laser source, the dispersion compensation amount due to the pre-chirp optical system, etc. Even if it fluctuates, it is possible to adjust the beam diameter reduction ratio and / or beam divergence by operating the adjustment moving mechanism, and to efficiently generate a multiphoton excitation effect at a certain beam waist position in front of the objective lens. It becomes possible.
また、上記発明においては、前記第1の光路の音響光学装置と前記パルスレーザ光源との間に配置され、極短パルスレーザ光の光束径を音響光学装置の有効範囲内に入射可能に縮小させる入射補正装置を備えることとしてもよい。
本発明によれば、音響光学装置とパルスレーザ光源との間に、入射補正装置を備えているので、該入射補正装置の作動により、パルスレーザ光源から伝播されてくる極短パルスレーザ光の光束径が縮小されて音響光学装置に入射される。これにより、音響光学装置に入射される極短パルスレーザ光が、音響光学装置を構成する結晶の大きさにより設定される有効範囲から外れることなく完全に入射されるので、結晶の側面における反射光や、結晶に入ることができずに外れた光が迷光となって結晶から出射される極短パルスレーザ光に混合されてしまうことが防止される。その結果、音響光学装置から出力される強度変調等された極短パルスレーザ光の試料の集光位置における点像分布関数が悪化することが防止され、試料において効率的に多光子励起効果を発生させて鮮明な多光子蛍光画像を得ることができる。
In the above invention, the light beam diameter of the ultrashort pulse laser beam is arranged between the acoustooptic device of the first optical path and the pulse laser light source so as to be incident within an effective range of the acoustooptic device. An incident correction device may be provided.
According to the present invention, since the incident correction device is provided between the acousto-optic device and the pulse laser light source, the light flux of the ultrashort pulse laser light propagated from the pulse laser light source by the operation of the incident correction device. The diameter is reduced and incident on the acousto-optic device. As a result, the ultrashort pulse laser light incident on the acousto-optic device is completely incident without departing from the effective range set by the size of the crystal constituting the acousto-optic device. In addition, it is possible to prevent light that has not been able to enter the crystal and is removed from being mixed with ultrashort pulse laser light emitted from the crystal as stray light. As a result, it is prevented that the point spread function at the focusing position of the sample of the ultrashort pulse laser beam that is output from the acousto-optic device is modulated and the multi-photon excitation effect is efficiently generated in the sample. And a clear multiphoton fluorescence image can be obtained.
また、上記発明においては、前記入射補正装置が、複数のレンズを備えるとともに、該レンズのうち少なくとも1枚のレンズを光軸方向に移動させる補正移動機構を備えることとしてもよい。
このように構成することで、補正移動機構の作動によりレンズ間距離を調節し、あるいは、複数のレンズを移動させることにより、光束径の縮小率および/またはビームダイバージェンスを調節することができる。したがって、パルスレーザ光源の個体差、パルスレーザ光源から出射される極短パルスレーザ光の波長、分散補償光学系による分散補償量等の変動により、極短パルスレーザ光のビームウエストの位置が光軸方向に変動しても、補正移動機構の作動により光束径の縮小率および/またはビームダイバージェンスを調節することができ、音響光学装置の有効範囲内に確実に入射させて、効率的に多光子励起効果を発生させることが可能となる。
In the above invention, the incident correction device may include a plurality of lenses and a correction movement mechanism that moves at least one of the lenses in the optical axis direction.
With this configuration, the distance between lenses can be adjusted by operating the correction movement mechanism, or the reduction rate of the light beam diameter and / or the beam divergence can be adjusted by moving a plurality of lenses. Therefore, the position of the beam waist of the ultrashort pulse laser beam is changed by the individual difference of the pulse laser source, the wavelength of the ultrashort pulse laser beam emitted from the pulse laser source, the dispersion compensation amount by the dispersion compensation optical system, etc. Even if it fluctuates in direction, it is possible to adjust the beam diameter reduction ratio and / or beam divergence by operating the correction movement mechanism, and to make sure that it is incident within the effective range of the acousto-optic device and efficiently multi-photon excitation. An effect can be generated.
また、上記発明においては、前記入射補正装置が、絞り、ピンホール、スリット等の空間フィルタにより構成されていることとしてもよい。
このように構成することで、入射補正装置に入射される極短パルスレーザ光の光束径を簡易に縮小して、音響光学装置の有効範囲内に入射させることができる。
Moreover, in the said invention, the said incident correction apparatus is good also as being comprised by spatial filters, such as an aperture stop, a pinhole, and a slit.
With this configuration, it is possible to easily reduce the beam diameter of the ultrashort pulse laser beam incident on the incident correction device and make it incident within the effective range of the acoustooptic device.
また、上記発明においては、前記観察装置本体が、前記導入光学系の2つの光路を通過した極短パルスレーザ光をそれぞれ走査する2つの走査装置を備えることとしてもよい。
このようにすることで、2つの光路を通過してきた極短パルスレーザ光を2つの走査装置によって個別に独立して走査させることができる。したがって、例えば、音響光学装置によりきめ細かくオンオフあるいは適正に出力調整された極短パルスレーザ光を所望の領域に精度よく照射する光刺激と、試料の深い部位まで極短パルスレーザ光を入射させた蛍光観察とを同時に行うことができる。
Moreover, in the said invention, the said observation apparatus main body is good also as providing the two scanning devices which each scan the ultra-short pulse laser beam which passed two optical paths of the said introduction optical system.
By doing in this way, the ultra-short pulse laser beam which has passed through the two optical paths can be individually scanned independently by the two scanning devices. Therefore, for example, optical stimulation that precisely irradiates a desired region with ultrashort pulse laser light that has been finely turned on / off or appropriately adjusted by an acousto-optic device, and fluorescence in which the ultrashort pulse laser light is incident on a deep part of the sample. Observation can be performed simultaneously.
また、本発明は、極短パルスレーザ光を出射するパルスレーザ光源と、該パルスレーザ光源から発せられる極短パルスレーザ光を調節する導入光学系とを備え、該導入光学系が、パルスレーザ光源から発せられる極短パルスレーザ光のオンオフまたは出力調整を行う音響光学装置を含む第1の光路と、前記音響光学装置を迂回する第2の光路とを並列に備えるとともに、これらの光路を切り替える光路選択装置を備える多光子励起型観察用光源装置を提供する。 The present invention also includes a pulse laser light source that emits an ultrashort pulse laser beam, and an introduction optical system that adjusts the ultrashort pulse laser beam emitted from the pulse laser light source, the introduction optical system comprising a pulse laser light source. A first optical path including an acousto-optic device that performs on / off or output adjustment of an ultrashort pulsed laser beam emitted from the light source and a second optical path that bypasses the acousto-optic device, and an optical path that switches between these optical paths Provided is a multiphoton excitation observation light source device including a selection device.
本発明によれば、導入光学系の光路選択装置の作動により第1の光路または第2の光路の少なくとも一方が選択され、選択された光路に極短パルスレーザ光が通過させられて出射される。第1の光路が選択された場合には、極短パルスレーザ光は音響光学装置を通過させられる。これにより、極短パルスレーザ光は高速にオンオフまたは出力調整された状態で出射される。したがって、試料の所定の必要領域のみに精度よく、かつ、適正に出力調整された状態の極短パルスレーザ光を照射されることにより、試料の光刺激あるいは蛍光観察を行うことが可能な極短パルスレーザ光を出射することができる。 According to the present invention, at least one of the first optical path and the second optical path is selected by the operation of the optical path selection device of the introduction optical system, and the ultrashort pulse laser beam is transmitted through the selected optical path and emitted. . When the first optical path is selected, the ultrashort pulse laser light is allowed to pass through the acousto-optic device. As a result, the ultrashort pulse laser beam is emitted in a state where the output is adjusted at high speed on / off. Therefore, it is possible to perform light stimulation or fluorescence observation of a sample by irradiating only a predetermined necessary region of the sample with an ultrashort pulse laser beam accurately and appropriately adjusted in output. Pulse laser light can be emitted.
一方、第2の光路が選択された場合には、極短パルスレーザ光は、音響光学装置を通過することなく迂回して出射される。音響光学装置を通過しないので、極短パルスレーザ光は、さほど減衰することなく、高い強度に維持されたままで出射されることになる。したがって、試料の深い部位まで到達し、試料の深い部位の蛍光画像を得ることを可能とする高強度の極短パルスレーザ光を出射することができる。 On the other hand, when the second optical path is selected, the ultrashort pulsed laser light is detoured and emitted without passing through the acoustooptic device. Since it does not pass through the acousto-optic device, the ultrashort pulse laser beam is emitted while being maintained at a high intensity without being attenuated so much. Accordingly, it is possible to emit a high-intensity ultrashort pulse laser beam that reaches a deep part of the sample and makes it possible to obtain a fluorescent image of the deep part of the sample.
本発明によれば、音響光学装置を用いたきめ細かい出力変調およびオンオフによる多様な光刺激や蛍光観察を行う一方、試料を移動させることなく、当該試料の深い部位における明るく鮮明な蛍光画像を取得することができるという効果を奏する。 According to the present invention, while performing various optical stimulation and fluorescence observation by fine output modulation and on / off using an acousto-optic device, a bright and clear fluorescent image in a deep part of the sample is acquired without moving the sample. There is an effect that can be.
本発明の第1の実施形態に係る多光子励起型観察装置1について、図1〜図7を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る多光子励起型観察装置1は、図1に示されるように、極短パルスレーザ光Lを出射可能な赤外パルスレーザ光源2と、試料Aに極短パルスレーザ光Lを照射して、得られる蛍光Fを観察する蛍光顕微鏡本体(観察装置本体)3と、該蛍光顕微鏡本体3に前記赤外パルスレーザ光源2から発せられた極短パルスレーザ光Lを導入する導入光学系4とを備えている。
赤外パルスレーザ光源2と導入光学系4とにより本実施形態に係る多光子励起型観察用光源装置5が構成されている。
A multiphoton
As shown in FIG. 1, the multiphoton
The infrared pulse
前記蛍光顕微鏡本体3は、導入光学系4から入射されてくる極短パルスレーザ光Lを2次元的に走査するガルバノミラー(走査装置)6と、該ガルバノミラー6により走査された極短パルスレーザ光Lを集光して中間像を結像させる瞳投影レンズ7と、中間像を結像した極短パルスレーザ光Lを集光して略平行光に変換する結像レンズ8と、該結像レンズ8により略平行光に変換された極短パルスレーザ光Lを集光して試料Aに結像させる一方、試料Aにおいて蛍光物質が励起されることにより発せられた蛍光Fを集光する対物レンズ9と、該対物レンズ9により集光された蛍光Fを極短パルスレーザ光Lから分岐する励起ダイクロイックミラー10と、該励起ダイクロイックミラー10により分岐された蛍光Fを集光する集光レンズ11と、該集光レンズ11により集光された蛍光F内の極短パルスレーザ光L成分を除去するバリアフィルタ12と、バリアフィルタ12を通過した蛍光Fを波長毎に分岐する蛍光分岐ダイクロイックミラー13と、波長毎に分岐された蛍光Fをそれぞれ検出する、例えば、光電子増倍管(PMT:Photomultiplier tube)のような光検出器14とを備えている。図中、符号15はミラー、符号16はバンドパスフィルタ、符号17は集光レンズを示している。
The fluorescence microscope
前記導入光学系4は、赤外パルスレーザ光源2から入射されてくる極短パルスレーザ光Lを通過させることにより負の群速度分散を付与する分散補償光学系18と、該分散補償光学系18により分散補償された極短パルスレーザ光Lを入射させて、極短パルスレーザ光Lの光軸および角度を変更可能にするアライメント調節装置19と、第1の光路20を有する第1の光学系21と、第2の光路22を有する第2の光学系23と、これら2つの光路20,22を択一的に選択可能な光路選択装置24とを備えている。
The introduction optical system 4 includes a dispersion compensation
前記分散補償光学系18は、例えば、一対のプリズム25,26とミラー27とから構成されている。図2に示されるように、プリズム25,26どうしの間隔を調節することで、波長ごとに分散補償量を調節して、赤外パルスレーザ光源2から蛍光顕微鏡本体3の対物レンズ9に至る全光学系における群速度分散を補償するようになっている。
The dispersion compensation
この際に、光路長の調節により、光軸がシフトし、波長の変化によって光軸の角度が変動するので、プリズム25,26およびミラー27の位置および角度を矢印に示すように調節することにより、出射される極短パルスレーザ光Lの光軸の位置および角度が調節されるようになっている。
図中、符号28は、赤外パルスレーザ光源2から発せられた極短パルスレーザ光Lを反射して分散補償光学系18に指向させる一方、分散補償光学系18から出力された極短パルスレーザ光Lの光軸から外れた位置に配置されているミラーである。
At this time, the optical axis shifts by adjusting the optical path length, and the angle of the optical axis fluctuates due to the change in wavelength. Therefore, by adjusting the positions and angles of the
In the figure,
前記アライメント調節装置19は、図3に示されるように、例えば、2枚のミラー19a,19bとこれらミラー19a,19bをそれぞれ移動させる2つのミラー移動機構29,30とを備えている。第1のミラー19aは、第1の方向Z1から矢印のように入射されてきた極短パルスレーザ光Lを、該第1の方向Z1に略直交する第2の方向Z2に偏向させるようになっている。また、第2のミラーは、第2の方向Z2に入射される極短パルスレーザ光Lを、第1の方向Z1および第2の方向Z2に略直交する第3の方向Z3に偏向させて出射するようになっている。
As shown in FIG. 3, the
第1のミラー移動機構29は、前記第1の方向Z1に沿って第1のミラーを並進移動させる第1の並進機構29aと、前記第3の方向Z3に平行な軸線回りに第1のミラー19aを揺動させる第1の揺動機構29bとを備えている。第2のミラー移動機構30は、前記第3の方向Z3に沿って第2のミラー19bを並進移動させる第2の並進機構30aと、前記第1の方向Z1に平行な軸線回りに第2のミラー19bを揺動させる第2の揺動機構30bとを備えている。第1、第2の並進機構29a,30aは、例えば、モータ29c,30cおよびボールネジ29d,30dにより駆動され、第1、第2の揺動機構29b,30bは、例えば、モータ29e,30eにより構成されている。
The first
これにより、極短パルスレーザ光Lの光軸の角度が、第1の方向Z1に対して、第1の方向Z1および第2の方向Z2を含む平面内においてずれている場合には、第1の揺動機構29bを作動させてその角度を調節し、第1の方向Z1に対して第2の方向Z2および第3の方向Z3を含む平面内においてずれている場合には、第2の揺動機構30bを作動させてその角度を調節することができるようになっている。また、アライメント調節装置19から出射される極短パルスレーザ光Lの光軸の位置が第1の方向Z1にずれている場合には、第1の並進機構29aを作動させ、第2の方向Z2にずれている場合には第2の並進機構30aを作動させて、その位置ずれを調節することができるようになっている。
Thus, if the angle of the optical axis of the ultrashort pulsed laser light L with respect to the first direction Z 1, are shifted in the plane including the first direction Z 1 and a second direction Z 2 is actuates a first
これにより、アライメント調節装置19から出射される極短パルスレーザ光Lは、入射される極短パルスレーザ光Lの光軸の角度および位置の如何にかかわらず、その光軸の角度および位置を精度よく一定の位置に調節することができるようなっている。
As a result, the ultrashort pulse laser beam L emitted from the
前記第1の光学系21は、分散補償光学系18により分散補償された極短パルスレーザ光Lのオンオフあるいは強度変調を行う音響光学装置31と、該音響光学装置31と赤外パルスレーザ光源2との間に配置され、音響光学装置31に入射させる極短パルスレーザ光Lを調節するビーム整形光学系(入射補正装置)32と、音響光学装置31から出射され、前記蛍光顕微鏡本体3に入射される極短パルスレーザ光Lを調節する顕微鏡入射補正装置33とを備えている。
The first
前記音響光学装置31は、図4〜図6に示されるように、例えば、AOMであって、2酸化テルルからなる結晶34と、該結晶34を固定するケース35と、結晶34に接着された圧電素子からなるトランスデューサ36と、該トランスデューサ36に入力する電気信号Eを伝達する音響波発生用電気回路37と、前記結晶34に接着されたヒートシンク(放熱部材)38とを備えている。結晶34とケース35との間、結晶34とヒートシンク38との間には、例えば、シリコーングリースのようなサーマルコンパウンドあるいはインジウム箔からなる界面材39が介在させられている。また、図6中、符号40は、トランスデューサ36から発せられ、結晶34内を伝播した音響波を吸収する吸音材である。
4 to 6, the
結晶34を挟んで対向するケース35の一対の側壁にはそれぞれ開口部41が設けられており、一の開口部41から極短パルスレーザ光Lを入射させ、結晶34を通過した極短パルスレーザ光Lを他の開口部41から出射させるようになっている。
前記ヒートシンク38は、例えば、アルミニウムあるいはアルミニウム合金のような熱伝導率の高い材質からなり、図5に示されるように、平行間隔をあけて配置される複数の平板状のフィン38aを備えている。
An
The
前記ビーム整形光学系32は、分散補償光学系18を通過し、アライメント調節装置19によって位置合わせされた極短パルスレーザ光Lの光束径を絞り、音響光学装置31の結晶34(図4参照)の有効範囲X内に漏れなく入射させるように構成されている。
本実施形態においては、ビーム整形光学系32は、例えば、図4に示されるように、両凸レンズ42と平凹レンズ43とを組み合わせたガリレイ型のビームエキスパンダと、両凸レンズ42および平凹レンズ43をそれぞれ光軸方向に移動可能に支持するレンズ移動機構44,45とにより構成されている。また、ビーム整形光学系32は、赤外パルスレーザ光源2と音響光学装置31との間に、その中央よりも音響光学装置31側に配置されていることが好ましい。
The beam shaping
In this embodiment, the beam shaping
前記顕微鏡入射補正装置33は、アライメント調節装置46と第1の視準光学系47とを備えている。
アライメント調節装置46は、例えば、図3に示されるアライメント調節装置19と同一構造を有し、蛍光顕微鏡本体3に入射させる極短パルスレーザ光Lの光軸の位置と偏向を精度よく調節することができるようになっている。
The microscope
The
また、第1の視準光学系47は、例えば、図7に示されるように、複数の凸レンズ48を有するケプラー型のビームエキスパンダと、該凸レンズ48の少なくとも1つを光軸方向に移動可能に支持するレンズ移動機構49とにより構成されている。これにより、第1の視準光学系47は、極短パルスレーザ光Lが、蛍光顕微鏡本体3の対物レンズ9の瞳位置に瞳径と略同等の光束径で入射されるように、出射される極短パルスレーザ光Lの光束径およびビームダイバージェンスを調節することができるようになっている。
The first collimating
極短パルスレーザ光Lは、光束径W、波面の曲率RおよびビームダイバージェンスDがW=R・Dとなる関係を有している。これら3つの変数W,R,Dはいずれも極短パルスレーザ光Lの波長λ、ビームウエスト位置における光束径W0およびビームウエスト位置からの光軸方向距離の関数である。したがって、これら3つの変数W,R,Dのうち、いずれか2つを決定することにより、極短パルスレーザ光Lを一意に決定することができる。すなわち、光束径WとビームダイバージェンスDとを調節することは、光束径Wと波面の曲率Rとを調節すること、および、波面の曲率RとビームダイバージェンスDとを調節することと等価である。 The ultrashort pulse laser beam L has a relationship in which the beam diameter W, the wavefront curvature R, and the beam divergence D are W = R · D. These three variables W, R, and D are all functions of the wavelength λ of the ultrashort pulse laser beam L, the beam diameter W 0 at the beam waist position, and the optical axis direction distance from the beam waist position. Therefore, by determining any two of these three variables W, R, and D, the ultrashort pulse laser beam L can be uniquely determined. That is, adjusting the beam diameter W and the beam divergence D is equivalent to adjusting the beam diameter W and the wavefront curvature R, and adjusting the wavefront curvature R and the beam divergence D.
前記第2の光学系23は、第2の光路22に入射されてくる極短パルスレーザ光Lをオンオフするメカニカルシャッタ50と、上記第1の視準光学系47と同一構造の第2の視準光学系51とを備えている。該第2の視準光学系51は、極短パルスレーザ光Lが、蛍光顕微鏡本体3の対物レンズ9の瞳位置に瞳径と略同等の光束径で入射されるように、出射される極短パルスレーザ光Lの光束径およびビームダイバージェンスを調節することができるようになっている。図中、符号52は光路設定用のミラー、符号53はNDフィルタである。
The second
前記光路選択装置24は、第1の光路20と第2の光路22との分岐点および合流点にそれぞれ挿脱可能に配置される2枚の全反射ミラー54,55と、該全反射ミラー54,55を移動させるミラー移動装置(図示略)とを備えている。光路選択装置24の作動により、図1に鎖線で示すように、ミラー移動装置が全反射ミラー54を移動させて第1の光路20と第2の光路22との分岐点に全反射ミラー54を挿入配置すると、全反射ミラー54によって第2の光路22が遮られ、極短パルスレーザ光Lは全反射ミラー54によって反射されて第1の光路20に指向されるようになっている。一方、ミラー移動装置が全反射ミラー54を移動させて、全反射ミラー54を第1の光路20と第2の光路22との分岐点から外れた位置に配置すると、極短パルスレーザ光Lは、全反射ミラー54によって遮られることなくそのまま第2の光路22内に入射させられるようになっている。
The optical
また、ミラー移動装置が全反射ミラー55を移動させて第1の光路20と第2の光路22との合流点に全反射ミラー55を挿入配置すると、第1の光路20を通過してきた極短パルスレーザ光Lが全反射ミラー55によって反射されて蛍光顕微鏡本体3に指向されるようになっている。一方、ミラー移動装置が全反射ミラー55を移動させて、全反射ミラー55を第1の光路20と第2の光路22との合流点から外れた位置に配置すると、第2の光路22を通過してきた極短パルスレーザ光Lが、全反射ミラー55によって遮られることなくそのまま蛍光顕微鏡本体3内に入射させられるようになっている。これにより、第2の光路22は、音響光学装置31を備える第1の光路20を迂回して、音響光学装置31を通過させることなく、極短パルスレーザ光Lを蛍光顕微鏡本体3内に入射させることができるようになっている。
When the mirror moving device moves the
なお、前記各調節装置(分散補償光学系18、アライメント調節装置19,46、ビーム整形光学系32、第1、第2の視準光学系47,51、音響光学装置31および光路選択装置24)には、図示しない制御装置が接続されている。該制御装置には、赤外パルスレーザ光源2から出射される極短パルスレーザ光Lの波長とその波長が選択されたときの前記各調節装置の最適な作動状態、例えば、分散補償光学系18のプリズム25,26の位置および角度、アライメント調節装置19,46のミラー移動機構29,30の移動位置、ビーム整形光学系32および視準光学系47,51を構成するレンズ移動機構44,45,49の移動位置、音響光学装置31のトランスデューサ36により結晶34に入力する音響波の周波数等とを対応づけて記憶するメモリ装置(図示略)が備えられている。各調節装置の作動状態は相互に関連している場合があるので、全ての調節装置に対して、波長と作動状態とが設定されていることが好ましい。
The adjusting devices (dispersion compensating
そして、赤外パルスレーザ光源2から出射される極短パルスレーザ光Lの波長が、例えば、赤外パルスレーザ光源Lから出力される波長情報(あるいは、外部から入力される極短パルスレーザ光Lの波長情報)によって取得されると、制御装置は、取得された波長情報に基づいてメモリ装置内を検索し、波長に対応する作動状態となるように各調節装置を自動調節するようになっている。
The wavelength of the ultrashort pulse laser light L emitted from the infrared pulse
これにより、赤外パルスレーザ光源2の波長の変化にかかわらず、簡易かつ精度よく極短パルスレーザ光Lを漏れなく音響光学装置31の結晶34の有効範囲X内に通過させ、あるいは、対物レンズ9の瞳位置に瞳径と略同等の極短パルスレーザ光Lを入射させて、試料Aにおける多光子励起効果を効率的に発生させることができるようになっている。
This allows the ultrashort pulse laser light L to pass through the effective range X of the
このように構成された本実施形態に係る多光子励起型観察装置1の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る多光子励起型観察装置1によれば、観察の種類が決定されると、赤外パルスレーザ光源2から発せられる極短パルスレーザ光Lの波長が決定され、その波長情報が赤外パルスレーザ光源2から、あるいは、外部の入力装置から制御装置に入力される。
The operation of the thus configured multiphoton
According to the multiphoton
制御装置は、観察の種類に応じて、光路選択装置24を作動させ、ミラー移動機構の作動により、全反射ミラー54,55を第1、第2の光路20,22の分岐点および合流点に挿脱する。具体的には、音響光学装置31を用いて、試料Aの比較的浅い位置に精度よく、かつ、きめ細かく調節された領域内に極短パルスレーザ光Lを照射する場合には、全反射ミラー54,55を挿入して第1の光路20に極短パルスレーザ光Lを通過させる。逆に、試料Aの比較的深い位置に極短パルスレーザ光Lを照射する場合には、全反射ミラー54,55を抜き出して第2の光路22に極短パルスレーザ光Lを通過させる。
The control device operates the optical
次いで、制御装置においては、入力された極短パルスレーザ光Lの波長情報に基づいて、メモリ装置内が検索され、その波長情報に関連づけて記憶されている各調節装置の作動状態が取得される。
制御装置は、取得された作動状態となるように各調節装置を制御する。
Next, in the control device, the inside of the memory device is searched based on the wavelength information of the input ultrashort pulse laser beam L, and the operating state of each adjusting device stored in association with the wavelength information is acquired. .
A control apparatus controls each adjustment apparatus so that it may be in the acquired operation state.
具体的には、まず、赤外パルスレーザ光源2から出射される極短パルスレーザ光Lの波長が決定されると、赤外パルスレーザ光源2から出射される極短パルスレーザ光Lの多光子励起型観察装置1の光学系全体における群速度分散量が定まるので、その群速度分散を補償するような分散補償量となる作動状態に分散補償光学系18が制御される。分散補償光学系18においては、2つのプリズム25,26間の距離および2つのプリズム25,26の角度およびミラー27の位置が制御装置により指示される作動状態となるように制御される。これにより、適正に分散補償された極短パルスレーザ光Lが分散補償光学系18から出力される。
Specifically, first, when the wavelength of the ultrashort pulse laser light L emitted from the infrared pulse
次に、赤外パルスレーザ光源2から出射される極短パルスレーザ光Lの波長が決定されると、赤外パルスレーザ光源2からの出射方向および分散補償光学系18から出射方向が決定される。したがって、制御装置は、メモリ装置から取得したミラー移動機構19a,19bの作動状態となるようにアライメント調節装置19を制御して、ビーム整形光学系32に入射される極短パルスレーザ光Lの光軸の位置および角度が、極短パルスレーザ光Lの波長の如何にかかわらず一定となるように調節する。
Next, when the wavelength of the ultrashort pulse laser light L emitted from the infrared pulse
ここで、光路選択装置24により第1の光路20が選択された場合について説明する。
赤外パルスレーザ光源2から出射される極短パルスレーザ光Lの波長が決定されると、分散補償光学系18から出力される極短パルスレーザ光Lのビームウエスト位置およびビームダイバージェンスが決定されるので、制御装置は、メモリ装置から取得したレンズ移動機構44,45の作動状態となるようにビーム整形光学系32を制御して、出射される極短パルスレーザ光Lの光束径を調節する。
Here, a case where the first
When the wavelength of the ultrashort pulse laser beam L emitted from the infrared pulse
この場合において、ビーム整形光学系32は、極短パルスレーザ光Lの光束径を縮小して、音響光学装置31の結晶34の有効範囲X内に入射させるように構成されているので、極短パルスレーザ光Lが漏れなく結晶34を通過させられる。
In this case, the beam shaping
また、赤外パルスレーザ光源2から出射される極短パルスレーザ光Lの波長が決定されると、音響光学装置31からの変調後の極短パルスレーザ光Lの出射方向が所定の方向となるような音響波の周波数が決定されるので、制御装置は、メモリ装置から取得した音響波発生用電気回路37の作動状態となるように音響光学装置31を制御して、オンオフあるいは出力調節された極短パルスレーザ光Lを所定の方向に出力させる。
When the wavelength of the ultrashort pulse laser light L emitted from the infrared pulse
音響光学装置31においては、音響波発生用電気回路37の作動により、所定周波数の電気信号Eがトランスデューサ36に入力され、トランスデューサ36において発生させられた音響波によって、結晶34内における極短パルスレーザ光Lの音響光学効果が発生する。また、トランスデューサ36により発生する音響波の振幅を変更することにより、結晶34内における極短パルスレーザ光Lの回折強度を変化させ、音響光学装置31から出射される極短パルスレーザ光Lの強度を音響波の振幅に応じた所定の割合で変調する。
In the
これにより、入射された極短パルスレーザ光Lが結晶34を通過してケース35の開口部41から、所定の強度に変調された状態で出射されることになる。
この場合において、ビーム整形光学系32によって極短パルスレーザ光Lが結晶34の有効範囲X内に漏れなく入射されているので、結晶34に入射されない極短パルスレーザ光Lや結晶34の側面によって乱反射等される極短パルスレーザ光Lが存在しない。したがって、これらの極短パルスレーザ光Lが迷光となって、正常に結晶34を通過する極短パルスレーザ光Lに混入することがない。
As a result, the incident ultrashort pulse laser beam L passes through the
In this case, since the ultrashort pulse laser beam L is incident on the
その結果、結晶34から出射される極短パルスレーザ光Lにおける波面の乱れの発生が抑制され、試料Aの集光位置におけるPSF(点像分布関数)の悪化が抑制される。すなわち、対物レンズ9の前方に形成される試料Aにおける集光位置において、光子密度の低下が防止され、多光子励起効果を効率的に発生させることが可能となる。
As a result, the occurrence of wavefront disturbance in the ultrashort pulse laser beam L emitted from the
また、トランスデューサ36により結晶34に入力する音響波をオンオフすることにより、極短パルスレーザ光Lの出射と遮断とを切り替えてオンオフすることができる。例えば、蛍光顕微鏡本体3のガルバノミラー6による極短パルスレーザ光Lの2次元的な走査と同期させて極短パルスレーザ光Lをオンオフすることにより、試料Aに対して所定の走査範囲のみに極短パルスレーザ光Lを照射することが可能となる。
Further, by turning on and off the acoustic wave input to the
また、極短パルスレーザ光Lは音響光学装置31の結晶34内を通過させられる際に音響光学効果によって回折させられる。このとき、結晶34にはトランスデューサ36から音響波が入力されるので、そのエネルギによって結晶34が局所的に発熱する。
The ultrashort pulse laser beam L is diffracted by the acoustooptic effect when it passes through the
本実施形態に係る多光子励起型観察装置1によれば、結晶34自体の熱容量が小さいが、該結晶34に熱容量の大きなヒートシンク38が接着されているので、結晶34において発生した熱はヒートシンク38によって吸収される。また、ヒートシンク38には複数のフィン38aが設けられているので、結晶34から吸収した熱は、これらのフィン38aを介して外気に効率的に放散される。これにより、結晶34の局所的な温度上昇が抑制され、結晶34内の屈折率の変動が大幅に抑制されることになる。
According to the multiphoton
結晶34の屈折率が変動すると、結晶34内における極短パルスレーザ光Lの回折が変化するため、音響光学装置31からの出射方向が変化する。したがって、何ら対策を施さない場合には、アライメント調節装置19,46によって極短パルスレーザ光Lの光軸の位置と偏向を厳密に調節しておいても、トランスデューサ36から入力される音響波によって、結晶34の温度が経時的に変化し、それによって結晶34からの出射方向がずれて適正な位置に出射されなくなってしまうことになる。
When the refractive index of the
また、結晶34に入力する音響波の振幅は、その強度変調の程度やオンオフの頻度等の使用状態によって相違するため、使用状態ごとに極短パルスレーザ光Lの出射方向が変化する。
特に、音響光学装置31がAOMの場合には、音響波を発生させるためにトランスデューサ36に入力する駆動電力が高いこと、および、極短パルスレーザ光Lを入射させる有効範囲の面積が小さいことにより、対策を施さない場合には結晶34内は局所的に加熱される。
Further, since the amplitude of the acoustic wave input to the
In particular, when the
本実施形態によれば、熱容量の大きなヒートシンク38によって結晶34の温度変化が抑制されるので、音響波を発生させるためにトランスデューサ36に入力する駆動電力が高くても、結晶34における局所的な加熱状態が防止され、極短パルスレーザ光Lの出射方向を一定に維持することができる。その結果、結晶34の経時的な温度変化を検出したり、検出された結晶34の温度に基づいてアライメント調節装置19,46をその都度調節したりする必要がなく、簡易な構成で、観察開始時に設定されたアライメント状態のままで、試料Aの適正な照射範囲に極短パルスレーザ光Lを照射して、蛍光観察を行うことができる。
なお、本実施形態においては、ヒートシンク38の形態として、平板状のフィン38aを備えるものを例示したが、これに代えて、他の任意の形態のヒートシンクを採用することができる。
According to this embodiment, since the temperature change of the
In the present embodiment, as the form of the
また、赤外パルスレーザ光源2から出射される極短パルスレーザ光Lの波長が決定されると、音響光学装置31から極短パルスレーザ光Lの出射方向が決定される。したがって、制御装置は、メモリ装置から取得したミラー移動機構の作動状態となるようにアライメント調節装置46を制御して、第1の視準光学系47に入射される極短パルスレーザ光Lの光軸の位置および角度が、極短パルスレーザ光Lの波長の如何にかかわらず一定となるように調節する。
When the wavelength of the ultrashort pulse laser beam L emitted from the infrared pulse
また、赤外パルスレーザ光源2から出射される極短パルスレーザ光Lの波長が決定されると、音響光学装置31から出力される極短パルスレーザ光Lのビームウエスト位置およびビームダイバージェンスが決定される。したがって、制御装置は、メモリ装置から取得したレンズ移動機構49の作動状態となるように第1の視準光学系47を制御して、出射される極短パルスレーザ光Lの光束径およびビームダイバージェンスを調節する。
When the wavelength of the ultrashort pulse laser beam L emitted from the infrared pulse
第1の視準光学系47においては、赤外パルスレーザ光源2から発せられ、分散補償光学系18、アライメント調節装置19、ビーム整形光学系32、音響光学装置31およびアライメント調節装置46を通過してきた極短パルスレーザ光Lの光束径およびビームダイバージェンスを再度補正し直すことにより、蛍光顕微鏡本体3の対物レンズ9の瞳位置に、その瞳径と略同等の光束径を有するように補正する。これにより、赤外パルスレーザ光源2から発せられた極短パルスレーザ光Lを最も無駄なく効率的に試料Aに集光させ、試料A内に形成されるビームウエスト位置における光子密度を向上させて、効率的に多光子励起効果を発生させることができる。
In the first collimation
蛍光顕微鏡本体3に入射された極短パルスレーザ光Lは、ガルバノミラー6によって2次元的に走査され、あるいは、所定の照射位置に位置決めされ、瞳投影レンズ7、結像レンズ8および対物レンズ9を介して、試料Aの所定の照射位置に集光される。これにより、試料Aの光刺激を行うことができる。すなわち、本実施形態によれば、音響光学装置31によりきめ細かくオンオフあるいは出力調整された極短パルスレーザ光Lが試料Aに照射されるので、試料の所望の領域を精度よく、かつ、適正な光量の極短パルスレーザ光Lによって光刺激することができる。
The ultrashort pulse laser beam L incident on the fluorescence microscope
一方、観察の種類が、蛍光観察である場合には、試料A内に形成されるビームウエスト位置において多光子励起効果を発生させ、発生した蛍光Fが対物レンズ9によって集められ、励起ダイクロイックミラー10によって極短パルスレーザ光Lから分岐させられて、ミラー15、集光レンズ11およびバリアフィルタ12を透過した後に、蛍光分岐ダイクロイックミラー13によって波長毎に分岐させられて光検出器14により検出される。これにより、試料Aの蛍光画像を取得することができる。
On the other hand, when the type of observation is fluorescence observation, a multiphoton excitation effect is generated at the beam waist position formed in the sample A, and the generated fluorescence F is collected by the
この場合に、音響光学装置31の作動により、必要な領域のみに精度よく、かつ、適正な強度の極短パルスレーザ光Lを照射することができ、試料Aの褪色等の不都合の発生を防止することができる。
In this case, the operation of the acousto-
次に、光路選択装置24によって第2の光路22が選択された場合について説明する。
制御装置は、メカニカルシャッタ50を制御して、アライメント調節装置46から出射されてきた極短パルスレーザ光Lをオンオフする。メカニカルシャッタ50がオフ状態とされて、極短パルスレーザ光Lが第2の光路22を通過させられると、極短パルスレーザ光LはNDフィルタ53を通過することによって、強度調整された後に、第2の視準光学系51に入射される。メカニカルシャッタ50を使用することで、メカニカルシャッタ50がオフ状態の場合に極短パルスレーザ光Lを減衰させることなく透過させることができる。
Next, a case where the second
The control device controls the
赤外パルスレーザ光源2から出射される極短パルスレーザ光Lの波長が決定されると、アライメント調節装置19から出射されてくる極短パルスレーザ光Lのビームウエスト位置およびビームダイバージェンスが決定される。したがって、制御装置は、メモリ装置から取得したレンズ移動機構の作動状態となるように第2の視準光学系51を制御して、出射される極短パルスレーザ光Lの光束径およびビームダイバージェンスを調節する。
When the wavelength of the ultrashort pulse laser beam L emitted from the infrared pulse
第2の視準光学系51においては、赤外パルスレーザ光源2から発せられ、分散補償光学系18およびアライメント調節装置19を通過してきた極短パルスレーザ光Lの光束径およびビームダイバージェンスを再度補正し直すことにより、蛍光顕微鏡本体3の対物レンズ9の瞳位置に、その瞳径と略同等の光束径を有するように補正する。これにより、赤外パルスレーザ光源2から発せられた極短パルスレーザ光Lを最も無駄なく効率的に試料Aに集光させ、試料A内に形成されるビームウエスト位置における光子密度を向上させて、効率的に多光子励起効果を発生させることができる。
In the second collimating
この場合において、第2の光路22を通過する極短パルスレーザ光Lは、音響光学装置31のように減衰の大きな光学素子を通過しないので、赤外パルスレーザ光源2からの極短パルスレーザ光Lをほとんど減衰させることなく蛍光顕微鏡本体3内に導入することができる。したがって、試料Aの深い部位まで高強度の極短パルスレーザ光Lを供給することが可能となり、試料Aの深い部位の明るく鮮明な蛍光画像を得ることができる。
In this case, the ultrashort pulse laser beam L passing through the second
このように、本実施形態に係る多光子励起型観察装置1および多光子励起型観察用光源装置5によれば、赤外パルスレーザ光源2から出射される極短パルスレーザ光Lの波長が変更されても、制御装置が、その波長情報に基づいて各調節装置を制御する。したがって、極短パルスレーザ光Lの波長が変更されても、蛍光顕微鏡本体3の対物レンズ9の瞳位置に、その瞳径と略同等の光束径を有する極短パルスレーザ光Lを入射させることができ、試料Aにおける多光子励起効果を効率的に発生させて鮮明な多光子励起画像を得ることができるという効果を奏する。
Thus, according to the multiphoton
また、本実施形態に係る多光子励起型観察装置1および多光子励起型観察用光源装置5によれば、光路選択装置24の作動により、第1の光路20または第2の光路22が択一的に選択される。したがって、観察の種類に応じて、音響光学装置31により、きめ細かいオンオフおよび出力調整を行った極短パルスレーザ光Lを試料Aに入射させて、高い精度の光刺激や蛍光観察を行う観察方法と、減衰のない高い強度の極短パルスレーザ光Lにより、試料Aの深い部位の蛍光観察を行う観察方法とを選択することができる。
In addition, according to the multiphoton
そして、この場合において、本実施形態に係る多光子励起型観察装置1および多光子励起型観察用光源装置5によれば、全反射ミラー54,55を挿脱するだけで、上記選択を行うことができ、異なる種類の観察間において試料Aを移動させる必要がない。したがって、高倍率の微細な領域の観察に際して、異なる種類の観察間において、観察範囲を見失うことなく観察できるという利点がある。
In this case, according to the multiphoton
また、波長の変更等が生じても、極短パルスレーザ光Lのビームウエスト位置が光軸方向にずれるのを防止でき、波長にかかわらず、試料Aの同一位置にピントを合わせることができる。
さらに、制御装置は、メモリ装置に波長と対応づけて記憶されている各調節装置の作動状態によって各調節装置を制御する。したがって、波長が変更されても、簡易かつ迅速に、試料Aにおいて多光子励起効果を効率的に発生させるように極短パルスレーザ光Lを調節することができる。
Even if the wavelength is changed, the beam waist position of the ultrashort pulse laser beam L can be prevented from being shifted in the optical axis direction, and the same position of the sample A can be focused regardless of the wavelength.
Further, the control device controls each adjusting device according to the operating state of each adjusting device stored in the memory device in association with the wavelength. Therefore, even if the wavelength is changed, it is possible to adjust the ultrashort pulse laser light L so that the multiphoton excitation effect is efficiently generated in the sample A simply and quickly.
なお、本実施形態に係る多光子励起型観察用光源装置5においては、分散補償光学系18として、2つのプリズム25,26とミラー27とを有する構造のものを採用したが、これに代えて、グレーティング対により構成されていてもよい。この場合、グレーティングどうしの間隔を調節することにより、波長ごとに分散補償量を調節して、赤外パルスレーザ光源2から蛍光顕微鏡本体3の対物レンズ9に至る全光学系における群速度分散を補償することができる。
また、プリズム25,26およびミラー27の組合せの他、複数のプリズムの組合せ、複数のグレーティングの組合せ、プリズムとグレーティングとの組合せからなる分散補償光学系を採用することにしてもよい。
In the multi-photon excitation observation light source device 5 according to the present embodiment, the dispersion compensation
In addition to the combination of the
また、本実施形態においては、波長と作動状態とを予め関連づけてメモリ装置に記憶しておくこととしたが、これに代えて、極短パルスレーザ光Lのアライメント状態を測定し、その測定結果をフィードバックしてアライメント調節装置19,46を制御することにしてもよい。このようにすることで、波長が連続的に変化する場合においても極短パルスレーザ光Lの光軸の位置および方向が一定となるように調節することができる。
In this embodiment, the wavelength and the operating state are associated with each other in advance and stored in the memory device. Instead, the alignment state of the ultrashort pulse laser beam L is measured, and the measurement result is obtained. May be fed back to control the
また、ビーム整形光学系32に入力される極短パルスレーザ光Lあるいはビーム整形光学系32から出力される極短パルスレーザ光Lの光束径を測定し、その測定結果に基づいて、所定の光束径やビームダイバージェンスが達成できるようにレンズ移動機構を自動調節することにしてもよい。また、波長の変更により生ずるビームウエスト位置の移動、ビームダイバージェンスの変動を検出し、それぞれ所望のビームウエスト位置およびビームダイバージェンスが達成できるように各調節装置を自動調節することにしてもよい。
Further, the beam diameter of the ultrashort pulse laser beam L input to the beam shaping
また、本実施形態に係る多光子励起型観察装置1および多光子励起型観察用光源装置5においては、ガリレイ型のビーム整形光学系32およびケプラー型の視準光学系47,51を採用したが、これに代えて、ケプラー型のビーム整形光学系およびガリレイ型の視準光学系を採用してもよい。
また、ビーム整形光学系32は、図8に示されるように、一対の凹面鏡56,57を対向配置することにより構成してもよい。このように構成することで反射光学系によって極短パルスレーザ光Lの光束径を縮小させるので、ビーム整形光学系32を通過する際に群速度分散を生じることがなく、パルス幅が広がることを防止できる。
In the multiphoton
Further, as shown in FIG. 8, the beam shaping
また、図9に示すように、ビーム整形光学系32として、絞り58(あるいはスリットまたはピンホール等の空間フィルタ)を採用してもよい。このようにすることで、簡易な構成により極短パルスレーザ光Lの光束径を縮小させることができ、また調節も簡単であるという利点がある。
Further, as shown in FIG. 9, a diaphragm 58 (or a spatial filter such as a slit or a pinhole) may be employed as the beam shaping
また、ビーム整形光学系32および視準光学系47,51が、2以上のレンズ42,43,48により構成される場合には、レンズ移動機構44,45,49はその少なくとも1つのレンズ42,43,48を光軸方向に移動させるように構成されていればよい。
When the beam shaping
さらに、極短パルスレーザ光Lの採用し得る波長が有限個に限られる場合には、図10に示されるように、各波長に適合する距離や角度に予め調節された状態に固定されたレンズ群あるいは凹面鏡からなる複数の補正光学ユニット32A〜32Cと、該補正光学ユニット32A〜32Cを切り替える切替機構59とを備えるものとしてもよい。この場合においても、波長と補正光学ユニット32A〜32Cとを対応づけてメモリ装置に記憶しておき、得られた波長情報に基づいてメモリ装置内を検索して対応する補正光学ユニット32A〜32Cを選択し、切替機構59により切り替えることとすれば、上記と同様に、簡易に高精度の多光子蛍光画像を取得することが可能となる。
Further, when the wavelengths that can be used by the ultrashort pulse laser beam L are limited to a finite number, as shown in FIG. 10, a lens fixed in a state adjusted in advance to a distance and angle suitable for each wavelength. A plurality of correction
なお、視準光学系47,51についても同様の構造を採用することができる。また、この構造を採用するビーム整形光学系32および視準光学系47,51において、補正光学ユニットについては、その数は2以上でよい。
また、視準光学系47,51,ビーム整形光学系32のレンズ構成は、いずれも図示のような組合せに限られるものではなく、正または負のパワーを持つ任意のレンズの組合せにより構成されるものであってもよい。
A similar structure can be adopted for the collimating
Further, the lens configurations of the collimating
次に、本発明の第2の実施形態に係る多光子励起型観察装置100および多光子励起型観察用光源装置101について、図11を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第1の実施形態に係る多光子励起型観察装置1および多光子励起型観察用光源装置5と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
Next, a multiphoton
In the description of the present embodiment, the same reference numerals are given to portions having the same configurations as those of the multiphoton
本実施形態に係る多光子励起型観察装置100および多光子励起型観察用光源装置101は、その導入光学系102に設けられた光路選択装置103において、第1の実施形態に係る多光子励起型観察装置1および多光子励起型観察用光源装置5と相違している。
本実施形態においては、光路選択装置103は、第1の光路20と第2の光路22との分岐点に配置されるハーフミラー104と、第1の光路20と第2の光路22との合流点に配置される偏光ビームスプリッタ105と、第1の光路20の極短パルスレーザ光Lの偏光面を90°回転させるローテータ106と、第1の光学系21に備えられた音響光学装置31と、第2の光学系23に備えられたメカニカルシャッタ50とにより構成されている。
The multiphoton
In the present embodiment, the optical
このように構成された本実施形態に係る多光子励起型観察装置100および多光子励起型観察用光源装置101によれば、赤外パルスレーザ光源2から発せられた極短パルスレーザ光Lが、分散補償光学系18により群速度分散を予め補償され、アライメント調節装置19により、その光軸の角度および位置を精度よく一定の位置に調節された状態で、第1の光路20と第2の光路22との分岐点に配置されたハーフミラー104により所定の光量割合で分岐される。
According to the multiphoton
ハーフミラー104により第1の光路20に分岐された極短パルスレーザ光Lは、ビーム整形光学系32により光束径を絞られた状態で、音響光学装置31の結晶34の有効範囲X内に漏れなく入射させられ、音響光学装置31においてきめ細かいオンオフあるいは出力調整を受ける。その後、極短パルスレーザ光Lは、アライメント調節装置46によって再度その光軸の位置および角度を精度よく調節された状態で、第1の視準光学系47により、光束径およびビームダイバージェンスを再度補正し直され、蛍光顕微鏡本体3の対物レンズ9の瞳位置に、その瞳径と略同等の光束径を有するように補正される。
The ultrashort pulse laser beam L branched to the first
そして、第1の視準光学系47を通過した極短パルスレーザ光Lは、ローテータ106を通過させられることによりその偏光面を90°回転させられて偏光ビームスプリッタ105に入射される。偏光ビームスプリッタ105は、その偏光面を90°回転させられた極短パルスレーザ光Lを反射し、偏光面が回転されていない極短パルスレーザ光Lを透過するように設定されている。したがって、第1の光路20を通過してきた極短パルスレーザ光Lは偏光ビームスプリッタ105により反射されて、蛍光顕微鏡本体3内に導入される。
Then, the ultrashort pulsed laser light L that has passed through the first collimating
一方、ハーフミラー104によって第2の光路22に分岐された極短パルスレーザ光Lは、メカニカルシャッタ50によりオンオフされ、NDフィルタ53によって強度調整された後、第2の視準光学系51により、光束径およびビームダイバージェンスが、蛍光顕微鏡本体3の対物レンズ9の瞳位置に、その瞳径と略同等の光束径を有するように補正される。そして、偏光ビームスプリッタ105をそのまま透過して蛍光顕微鏡本体3内に導入される。
On the other hand, the ultrashort pulsed laser light L branched to the second
このように、本実施形態に係る多光子励起型観察装置100および多光子励起型観察用光源装置101によれば、ハーフミラー104によって常に第1の光路20および第2の光路22の両方に極短パルスレーザ光Lが供給され、第1の光路20に設けられた音響光学装置31および第2の光路に設けられたメカニカルシャッタ50によって、両方の光路20,22を通過した極短パルスレーザ光Lを択一的にあるいは同時に蛍光顕微鏡本体3内に導入することができる。したがって、第1の実施形態の効果に加え、第1の光路20を通過した極短パルスレーザ光Lによって高精度に試料Aに光刺激を与えつつ、第2の光路22を通過した極短パルスレーザ光Lによって、試料Aの深い部位の明るく鮮明な蛍光画像を取得することができるという利点がある。
Thus, according to the multiphoton
次に、本発明の第3の実施形態に係る多光子励起型観察装置110および多光子励起型観察用光源装置111について、図12を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第2の実施形態に係る多光子励起型観察装置100および多光子励起型観察用光源装置101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, a multiphoton
In the description of the present embodiment, the same reference numerals are given to portions having the same configurations as those of the multiphoton
本実施形態に係る多光子励起型観察装置110は、蛍光顕微鏡本体112が2つのガルバノミラー6,113を備え、第1,第2の光路20,22を通過してきた極短パルスレーザ光Lがそれぞれ別々のガルバノミラー6,113に導入される点において、第2の実施形態に係る多光子励起型観察装置100と相違している。また、本実施形態に係る多光子励起型観察用光源装置111は、2つの光路20,22を通過してきた極短パルスレーザ光Lが合波されることなく、別個に出力される点において第2の実施形態に係る多光子励起型観察用光源装置101と相違している。図中、符号114は、第2の瞳投影レンズ、符号115は偏光ビームスプリッタ、符号116は導入光学系である。
In the multiphoton
このように構成された本実施形態に係る多光子励起型観察装置110および多光子励起型観察用光源装置111の作用について以下に説明する。第1の光路20を通過してきた極短パルスレーザ光Lは、蛍光顕微鏡本体112内に導入されると、第1のガルバノミラー113によって2次元的に走査される。一方、第2の光路22を通過してきた極短パルスレーザ光Lは、蛍光顕微鏡本体112内に導入されると、第2のガルバノミラー6によって2次元的に走査される。第1の光路20には、偏光面を90°回転させるローテータ106が設けられているので、第1および第2のガルバノミラー6,113によって別個に2次元的に走査された2つの極短パルスレーザ光Lは、蛍光顕微鏡本体112内に設けられた偏光ビームスプリッタ115によって合波され、同一の対物レンズ9を介して試料Aに照射されることになる。
The operation of the thus configured multiphoton
したがって、本実施形態に係る多光子励起型観察装置110および多光子励起型観察用光源装置111によれば、第2の実施形態の効果に加え、第1の光路20を通過した極短パルスレーザ光Lによって、試料Aの所望の領域に高精度に光刺激を与えつつ、第2の光路22を通過した極短パルスレーザ光Lによって、光刺激領域とは異なる領域に配される試料Aの深い部位の明るく鮮明な蛍光画像を取得することができるという利点がある。
Therefore, according to the multiphoton
次に、本発明の第4の実施形態に係る多光子励起型観察装置120および多光子励起型観察用光源装置121について、図13を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第3の実施形態に係る多光子励起型観察装置110および多光子励起型観察用光源装置111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。符号122は導入光学系である。
Next, a multiphoton
In the description of the present embodiment, the same reference numerals are given to portions having the same configurations as those of the multiphoton
本実施形態に係る多光子励起型観察装置120および多光子励起型観察用光源装置121は、2つの赤外パルスレーザ光源2を備え、各赤外パルスレーザ光源2にそれぞれ第1の光路20と第2の光路22とが別々に接続されている点において、第3の実施形態に係る多光子励起型観察装置110および多光子励起型観察用光源装置111と相違している。したがって、本実施形態に係る多光子励起型観察装置120および多光子励起型観察用光源装置121は、第3の実施形態において、共通に設けられていた分散補償光学系18およびアライメント調節装置19が、各光路20,22,に別個に設けられる一方、2つの光路20,22を分岐させていたハーフミラー104を有していない。
The multiphoton
第1の赤外パルスレーザ光源2から発せられた極短パルスレーザ光Lは、第1の光路20を通過して第1のガルバノミラー113によって走査される。また、第2の赤外パルスレーザ光源2から発せられた極短パルスレーザ光Lは、第2の光路22を通過して第2のガルバノミラー6によって走査される。
The ultrashort pulse laser beam L emitted from the first infrared pulse
このように構成された本実施形態に係る多光子励起型観察装置120および多光子励起型観察用光源装置121によれば、ハーフミラー104によって分岐することなく赤外パルスレーザ光源2からの極短パルスレーザ光Lを第2の光路22に通過させ、そのまま蛍光顕微鏡本体112内に導入することができる。したがって、さらに高強度の極短パルスレーザ光Lを試料Aに照射することができる。その結果、試料Aのさらに深い部位の明るく鮮明な蛍光画像を取得することができるという効果がある。
According to the multiphoton excitation
なお、本実施形態においては、2つの光路20,22に別個に分散補償光学系18を備えた場合について説明したが、音響光学装置31を備えていない第2の光学系23は分散量が少ないので、分散補償光学系18を省略することとしてもよい。
In the present embodiment, the case where the two
A 試料
F 蛍光
L 極短パルスレーザ光
1,100,110,120 多光子励起型観察装置
2 パルスレーザ光源
3,112 観察装置本体
4,102,116,122 導入光学系
5,101,111,121 多光子励起型観察用光源装置
6,113 ガルバノミラー(走査装置)
9 対物レンズ
20 第1の光路
22 第2の光路
24 光路選択装置
31 音響光学装置
32 ビーム整形光学系(入射補正装置)
33 顕微鏡入射補正装置(入射調節装置)
42,43,48 レンズ
44,45 レンズ(補正移動機構)
46 アライメント調節装置(入射調節装置)
47 第1の視準光学系(入射調節装置)
49 レンズ移動機構(調節移動機構)
50 メカニカルシャッタ(シャッタ)
51 第2の視準光学系(入射調節装置)
54,55 全反射ミラー
58 絞り(空間フィルタ)
A Sample F Fluorescence L Ultrashort pulse laser beam 1,100,110,120 Multiphoton
DESCRIPTION OF
33 Microscope incidence correction device (incident adjustment device)
42, 43, 48
46 Alignment adjustment device (incident adjustment device)
47 First collimation optical system (incident adjustment device)
49 Lens movement mechanism (adjustment movement mechanism)
50 Mechanical shutter (shutter)
51 Second collimation optical system (incident adjustment device)
54,55
Claims (12)
該パルスレーザ光源から発せられた極短パルスレーザ光を試料に照射し、試料において発せられた蛍光を観察する観察装置本体と、
前記パルスレーザ光源と観察装置本体との間に配置され、パルスレーザ光源から発せられ、観察装置本体に導入される極短パルスレーザ光を調節する導入光学系とを備え、
該導入光学系が、パルスレーザ光源から発せられる極短パルスレーザ光のオンオフまたは出力調整を行う音響光学装置を含む第1の光路と、前記音響光学装置を迂回する第2の光路とを並列に備えるとともに、これらの光路の少なくとも一方に極短パルスレーザ光を通過させる光路選択装置を備える多光子励起型観察装置。 A pulse laser light source that emits ultrashort pulse laser light;
An observation apparatus main body for irradiating the sample with an ultrashort pulse laser beam emitted from the pulse laser light source and observing fluorescence emitted from the sample;
An introduction optical system that is disposed between the pulse laser light source and the observation apparatus main body, adjusts an ultrashort pulse laser beam emitted from the pulse laser light source and introduced into the observation apparatus main body,
The introduction optical system includes in parallel a first optical path including an acoustooptic device that performs on / off or output adjustment of an ultrashort pulse laser beam emitted from a pulsed laser light source and a second optical path that bypasses the acoustooptic device. And a multi-photon excitation observation device including an optical path selection device that allows ultrashort pulse laser light to pass through at least one of these optical paths.
各パルスレーザ光源から発せられた極短パルスレーザ光を試料に照射し、試料において発せられた蛍光を観察する観察装置本体と、
前記パルスレーザ光源と観察装置本体との間に配置され、パルスレーザ光源から発せられ、観察装置本体に導入される極短パルスレーザ光を調節する導入光学系とを備え、
該導入光学系が、一方のパルスレーザ光源から発せられる極短パルスレーザ光のオンオフまたは出力調整を行う音響光学装置を含む第1の光路と、他方のパルスレーザ光源から発せられる極短パルスレーザ光を通過させる音響光学装置を含まない第2の光路とを並列に備える多光子励起型観察装置。 Two pulsed laser light sources that emit ultrashort pulsed laser light;
An observation apparatus body for irradiating a sample with an ultrashort pulse laser beam emitted from each pulse laser light source and observing fluorescence emitted from the sample;
An introduction optical system that is disposed between the pulse laser light source and the observation apparatus main body, adjusts an ultrashort pulse laser beam emitted from the pulse laser light source and introduced into the observation apparatus main body,
The introduction optical system includes a first optical path including an acoustooptic device that performs on / off or output adjustment of an ultrashort pulse laser beam emitted from one pulse laser light source, and an ultrashort pulse laser beam emitted from the other pulse laser light source. A multi-photon excitation observation device provided in parallel with a second optical path that does not include an acousto-optic device that passes the light.
前記入射調節装置が、対物レンズの入射瞳位置に瞳径と略同等の光束径の極短パルスレーザ光を入射させるようその光束径およびビームダイバージェンスを調節する請求項5に記載の多光子励起型観察装置。 The observation apparatus body includes an objective lens that focuses an ultrashort pulse laser beam on a sample;
The multi-photon excitation type according to claim 5, wherein the incidence adjustment device adjusts the beam diameter and beam divergence so that an ultrashort pulse laser beam having a beam diameter substantially equal to the pupil diameter is incident on the entrance pupil position of the objective lens. Observation device.
該パルスレーザ光源から発せられる極短パルスレーザ光を調節する導入光学系とを備え、
該導入光学系が、パルスレーザ光源から発せられる極短パルスレーザ光のオンオフまたは出力調整を行う音響光学装置を含む第1の光路と、前記音響光学装置を迂回する第2の光路とを並列に備えるとともに、これらの光路の少なくとも一方に極短パルスレーザ光を通過させる光路選択装置を備える多光子励起型観察用光源装置。 A pulse laser light source that emits ultrashort pulse laser light;
An introduction optical system for adjusting the ultrashort pulse laser beam emitted from the pulse laser light source,
The introduction optical system includes in parallel a first optical path including an acoustooptic device that performs on / off or output adjustment of an ultrashort pulse laser beam emitted from a pulsed laser light source and a second optical path that bypasses the acoustooptic device. And a multi-photon excitation observation light source device including an optical path selection device that allows ultrashort pulse laser light to pass through at least one of these optical paths.
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Cited By (6)
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---|---|---|---|---|
WO2011052248A1 (en) * | 2009-11-02 | 2011-05-05 | Olympus Corporation | Beam splitter apparatus, light source apparatus, and scanning observation apparatus |
JP2011191496A (en) * | 2010-03-15 | 2011-09-29 | Olympus Corp | Light source device and laser scanning type microscope device |
JP2014089320A (en) * | 2012-10-30 | 2014-05-15 | Olympus Corp | Microscope device |
JP2016541027A (en) * | 2013-10-25 | 2016-12-28 | アイシス イノベーション エルティーディー. | Small microscope |
JP2018072511A (en) * | 2016-10-27 | 2018-05-10 | オリンパス株式会社 | Microscope device |
US10962755B2 (en) | 2015-04-24 | 2021-03-30 | Oxford University Innovation Limited | Compact microscope |
-
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Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102597845B (en) * | 2009-11-02 | 2016-06-29 | 奥林巴斯株式会社 | Beam splitter apparatus, light supply apparatus and scanning observation device |
CN102597845A (en) * | 2009-11-02 | 2012-07-18 | 奥林巴斯株式会社 | Beam splitter apparatus, light source apparatus, and scanning observation apparatus |
US20120271111A1 (en) * | 2009-11-02 | 2012-10-25 | Olympus Corporation | Beam splitter apparatus, light source apparatus, and scanning observation apparatus |
JP2013509609A (en) * | 2009-11-02 | 2013-03-14 | オリンパス株式会社 | Beam splitter device, light source device, and scanning observation device |
WO2011052248A1 (en) * | 2009-11-02 | 2011-05-05 | Olympus Corporation | Beam splitter apparatus, light source apparatus, and scanning observation apparatus |
JP2011191496A (en) * | 2010-03-15 | 2011-09-29 | Olympus Corp | Light source device and laser scanning type microscope device |
JP2014089320A (en) * | 2012-10-30 | 2014-05-15 | Olympus Corp | Microscope device |
JP2016541027A (en) * | 2013-10-25 | 2016-12-28 | アイシス イノベーション エルティーディー. | Small microscope |
US10330904B2 (en) | 2013-10-25 | 2019-06-25 | Oxford University Innovation Limited | Compact microscope |
US11169366B2 (en) | 2013-10-25 | 2021-11-09 | Oxford University Innovation Limited | Compact microscope |
US10962755B2 (en) | 2015-04-24 | 2021-03-30 | Oxford University Innovation Limited | Compact microscope |
US11703673B2 (en) | 2015-04-24 | 2023-07-18 | Oxford University Innovation Limited | Compact microscope |
JP2018072511A (en) * | 2016-10-27 | 2018-05-10 | オリンパス株式会社 | Microscope device |
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