JP2008175884A - Laser microscope - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ顕微鏡に関するものである。 The present invention relates to a laser microscope.
従来、異なる波長のレーザ光を結合して出射するレーザ光源からのレーザ光の一部をビームスプリッタにより分離して、交換可能なフィルタにより波長を選択し、選択された波長のレーザ光を光検出器により受光して、その波長のレーザ光の強度を検出し、検出信号に基づいて、レーザ光の強度調節を行うレーザ顕微鏡が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
このレーザ顕微鏡においては、光検出器の位置から対物レンズまでの波長毎の透過率や反射率を考慮することで、対物レンズから出射されるレーザ光の強度を知ることができる。
Conventionally, a part of the laser light from the laser light source that combines and emits laser light of different wavelengths is separated by a beam splitter, the wavelength is selected by an exchangeable filter, and the laser light of the selected wavelength is detected There is known a laser microscope that receives light by a detector, detects the intensity of laser light of that wavelength, and adjusts the intensity of the laser light based on the detection signal (see, for example, Patent Document 1).
In this laser microscope, the intensity of the laser light emitted from the objective lens can be known by considering the transmittance and reflectance for each wavelength from the position of the photodetector to the objective lens.
しかしながら、レーザ光の伝送経路に、ブロードバンドのシングルモード伝送が可能なPCF(Photonic Crystal
Fiber)を用いる場合にはPCFから出射されるレーザ光の開口数(NA)が波長に比例するという関係がある。このため、PCFから出射されるレーザ光をコリメートレンズを用いて略平行光にする場合には、長波長のレーザ光のビーム径が短波長のレーザ光のビーム径より大きくなってしまうという不都合がある。
However, PCF (Photonic Crystal) capable of broadband single-mode transmission in the laser light transmission path.
When using (Fiber), the numerical aperture (NA) of the laser light emitted from the PCF is proportional to the wavelength. For this reason, when the laser light emitted from the PCF is made to be substantially parallel light using a collimator lens, the beam diameter of the long wavelength laser light becomes larger than the beam diameter of the short wavelength laser light. is there.
また、多光子励起を目的とした近赤外の極短パルスレーザ光を出射する高出力のレーザ光源を用いた場合、導光する光学系の熱レンズ効果によってもレーザ光のビーム径が変化する。レーザ光源のパワーが大きいほど、また、波長が近赤外領域に近いほど熱レンズ効果を起こし易く、ビーム径の変化が大きく現れる。 In addition, when a high-power laser light source that emits near-infrared ultrashort pulse laser light for multiphoton excitation is used, the beam diameter of the laser light also changes due to the thermal lens effect of the optical system that guides . The greater the power of the laser light source and the closer the wavelength is to the near-infrared region, the more easily the thermal lens effect is caused, and the beam diameter changes greatly.
この場合において、レーザ光の波長が変更されたり、熱レンズ効果が発生したりしてレーザ光のビーム径が変化すると、ビーム径が対物レンズの瞳径より大きくなってしまうことがある。
ビーム径が対物レンズの瞳径より大きくなると、レーザ光の外側部分が対物レンズの瞳によりけられてしまうため、実際に対物レンズの先端から出射されるレーザ光の強度は、光検出器に入射されるレーザ光の強度より減少してしまい、正確な強度を知ることができなくなってしまうという問題がある。
In this case, if the beam diameter of the laser light changes due to a change in the wavelength of the laser light or a thermal lens effect, the beam diameter may become larger than the pupil diameter of the objective lens.
When the beam diameter is larger than the pupil diameter of the objective lens, the outer part of the laser beam is displaced by the pupil of the objective lens, so the intensity of the laser beam actually emitted from the tip of the objective lens is incident on the photodetector. Therefore, there is a problem that the intensity of the laser beam is reduced and the accurate intensity cannot be known.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、レーザ光の波長や強度が変化しても、対物レンズの先端から出射されるレーザ光の強度を簡易にかつ精度よく検出することができ、精度よく設定された強度のレーザ光を標本に照射することができるレーザ顕微鏡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, and can easily and accurately detect the intensity of laser light emitted from the tip of an objective lens even if the wavelength or intensity of the laser light changes. An object of the present invention is to provide a laser microscope capable of irradiating a specimen with laser light having a precisely set intensity.
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、高出力のレーザ光を出射するレーザ光源と、該レーザ光源から出射されたレーザ光を標本に照射する対物レンズとを備え、前記レーザ光源と対物レンズとの間に配置され、前記レーザ光源からのレーザ光の一部を分岐するビームスプリッタと、該ビームスプリッタにより分岐されたレーザ光の光量を検出する光量検出手段と、該光量検出手段と前記ビームスプリッタとの間に配置され、光束径を制限する絞り装置とを備えるレーザ顕微鏡を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The present invention comprises a laser light source that emits high-power laser light, and an objective lens that irradiates a sample with laser light emitted from the laser light source, and is disposed between the laser light source and the objective lens, A beam splitter for branching a part of the laser light from the laser light source, a light amount detecting means for detecting the light amount of the laser light branched by the beam splitter, and disposed between the light amount detecting means and the beam splitter, Provided is a laser microscope including a diaphragm device for limiting a beam diameter.
本発明によれば、レーザ光源から発せられたレーザ光が対物レンズにより標本に照射されることにより、標本に含まれる蛍光物質が励起され蛍光が発生する。この蛍光を検出することにより、標本の蛍光画像を観察することができる。レーザ光源から発せられたレーザ光の一部がビームスプリッタにより分岐され、光量検出手段により検出される。これにより、対物レンズから標本に対して照射されるレーザ光の強度を把握できる。 According to the present invention, laser light emitted from a laser light source is irradiated onto a specimen by an objective lens, whereby a fluorescent substance contained in the specimen is excited and fluorescence is generated. By detecting this fluorescence, a fluorescence image of the specimen can be observed. A part of the laser light emitted from the laser light source is branched by the beam splitter and detected by the light amount detecting means. Thereby, the intensity of the laser light irradiated from the objective lens to the specimen can be grasped.
この場合において、レーザ光源から出射されるレーザ光が高出力である場合、導光する光学系の熱レンズ効果等により、レーザ光の光束径が変化する。そして、レーザ光の光束径が拡大した場合には、対物レンズから出射されるレーザ光の光束径が、ビームスプリッタから対物レンズを含む光路上に配置される絞り要素、例えば、対物レンズの瞳等によって制限される場合がある。 In this case, when the laser light emitted from the laser light source has a high output, the beam diameter of the laser light changes due to the thermal lens effect of the optical system that guides the light. When the beam diameter of the laser beam is enlarged, the beam diameter of the laser beam emitted from the objective lens is such that the aperture element disposed on the optical path including the objective lens from the beam splitter, for example, the pupil of the objective lens, etc. May be limited by.
本発明によれば、ビームスプリッタによって分岐されたレーザ光の光束径が所定の径寸法より大きい場合には、光量検出手段とビームスプリッタとの間に配置された絞り装置によりその光束径が制限された後に、光量検出手段により検出される。したがって、絞り装置を上記絞り要素に一致させておくことにより、熱レンズ効果等が発生して、光束径が変動しても、対物レンズから照射されるレーザ光の光量を、光量検出手段により正確に検出することができる。 According to the present invention, when the light beam diameter of the laser beam branched by the beam splitter is larger than the predetermined diameter dimension, the light beam diameter is limited by the diaphragm device arranged between the light amount detecting means and the beam splitter. After that, it is detected by the light quantity detection means. Therefore, by making the aperture device coincide with the aperture element, even if the thermal lens effect or the like occurs and the beam diameter fluctuates, the light amount of the laser light emitted from the objective lens can be accurately detected by the light amount detection means. Can be detected.
また、本発明は、異なる波長のレーザ光を出射可能なレーザ光源と、該レーザ光源から出射されたレーザ光を標本に照射する対物レンズとを備え、前記レーザ光源と対物レンズとの間に配置され、前記レーザ光源からのレーザ光の一部を分岐するビームスプリッタと、該ビームスプリッタにより分岐されたレーザ光の光量を検出する光量検出手段と、該光量検出手段と前記ビームスプリッタとの間に配置され、光束径を制限する絞り装置とを備えるレーザ顕微鏡を提供する。 The present invention also includes a laser light source capable of emitting laser beams of different wavelengths, and an objective lens that irradiates the specimen with the laser light emitted from the laser light source, and is disposed between the laser light source and the objective lens. A beam splitter for branching a part of the laser light from the laser light source, a light quantity detection means for detecting the light quantity of the laser light branched by the beam splitter, and between the light quantity detection means and the beam splitter Provided is a laser microscope provided with a diaphragm device that is arranged and restricts a beam diameter.
本発明によれば、レーザ光源から発せられたレーザ光が対物レンズにより標本に照射されることにより、標本に含まれる蛍光物質が励起され蛍光が発生する。レーザ光源から複数の波長のレーザ光を出射することにより、複数の波長帯域の蛍光を検出することが可能となり、標本のより詳細な蛍光観察を行うことができる。 According to the present invention, laser light emitted from a laser light source is irradiated onto a specimen by an objective lens, whereby a fluorescent substance contained in the specimen is excited and fluorescence is generated. By emitting laser light with a plurality of wavelengths from the laser light source, it becomes possible to detect fluorescence in a plurality of wavelength bands, and more detailed fluorescence observation of the specimen can be performed.
この場合において、レーザ光源から出射されるレーザ光が広い波長帯域に及ぶ場合、導光する光学系、例えば、フォトニッククリスタルファイバ(PCF)の出射開口数が波長に比例するために、レーザ光の光束径が変化する。
本発明によれば、ビームスプリッタによって分岐されたレーザ光の光束径が所定の径寸法より大きい場合には、光量検出手段とビームスプリッタとの間に配置された絞り装置によりその光束径が制限された後に、光量検出手段により検出される。したがって、絞り装置を、対物レンズの瞳等の光路上の絞り要素に一致させておくことにより、光束径が変動しても、対物レンズから照射されるレーザ光の光量を、光量検出手段により正確に検出することができる。
In this case, when the laser light emitted from the laser light source covers a wide wavelength band, the exit numerical aperture of the optical system that guides the light, for example, a photonic crystal fiber (PCF), is proportional to the wavelength. The beam diameter changes.
According to the present invention, when the light beam diameter of the laser beam branched by the beam splitter is larger than the predetermined diameter dimension, the light beam diameter is limited by the diaphragm device arranged between the light amount detecting means and the beam splitter. After that, it is detected by the light quantity detection means. Therefore, by making the diaphragm device coincide with the diaphragm element on the optical path such as the pupil of the objective lens, the light quantity of the laser light emitted from the objective lens can be accurately detected by the light quantity detection means even if the beam diameter varies. Can be detected.
上記発明においては、前記ビームスプリッタが、前記対物レンズにより集光された光を結像する結像レンズと、前記対物レンズとの間に配置されることが好ましい。
このようにすることで、レーザ光源からのレーザ光の光束径が制限される対物レンズに近い位置で光量検出用のレーザ光を分岐でき、対物レンズから照射されるレーザ光の光量をより正確に検出することが可能となる。
In the above invention, it is preferable that the beam splitter is disposed between the objective lens and an imaging lens that forms an image of light collected by the objective lens.
By doing so, the laser light for light quantity detection can be branched at a position close to the objective lens where the beam diameter of the laser light from the laser light source is limited, and the light quantity of the laser light emitted from the objective lens can be more accurately It becomes possible to detect.
また、上記発明においては、前記絞り装置が、前記対物レンズの瞳位置と光学的に等価な位置に配置されていることが好ましい。
このようにすることで、レーザ光の光束径が制限される対物レンズの瞳と同じ条件で検出するレーザ光の光束径に制限を付与することができ、対物レンズから標本に照射されるレーザ光の光量をより精度よく検出することができる。
Moreover, in the said invention, it is preferable that the said diaphragm | throttle device is arrange | positioned in the optically equivalent position with the pupil position of the said objective lens.
In this way, it is possible to limit the light beam diameter of the laser light detected under the same conditions as the pupil of the objective lens where the light beam diameter of the laser light is limited, and the laser light irradiated from the objective lens to the specimen Can be detected with higher accuracy.
また、上記発明においては、前記ビームスプリッタが、前記レーザ光源と前記対物レンズとの間の光路に挿脱可能に設けられていることとしてもよい。
このようにすることで、光量の検出時には、光路上にビームスプリッタを配置してレーザ光を分岐し、観察時にはビームスプリッタを光路上から外すことで、標本に照射するレーザ光の無駄をなくすことができる。
Moreover, in the said invention, the said beam splitter is good also as being provided in the optical path between the said laser light source and the said objective lens so that attachment or detachment is possible.
By doing so, a beam splitter is arranged on the optical path when the light amount is detected and the laser light is branched, and the beam splitter is removed from the optical path when observing, thereby eliminating the waste of the laser light irradiated on the specimen. Can do.
また、上記発明においては、前記絞り装置が、前記対物レンズの瞳位置の開口形状とほぼ同一の開口形状を有することとしてもよい。
このようにすることで、対物レンズの瞳位置における制限と同一の条件で検出用のレーザ光の光束径を制限することができ、対物レンズから標本に照射されるレーザ光の光量をより精度よく検出することができる。
In the above invention, the diaphragm device may have an aperture shape substantially the same as the aperture shape of the pupil position of the objective lens.
In this way, the beam diameter of the laser beam for detection can be limited under the same conditions as the limitation on the pupil position of the objective lens, and the amount of laser light emitted from the objective lens to the sample can be more accurately controlled. Can be detected.
また、上記発明においては、前記絞り装置の開口径が、前記対物レンズと前記ビームスプリッタとの間に配置される光学系の倍率を、対物レンズの瞳位置の開口径に乗算した寸法であることとしてもよい。
このようにすることで、対物レンズとビームスプリッタとの間に拡大あるいは縮小光学系が備えられていても、対物レンズから標本に照射されるレーザ光の光量を精度よく検出することができる。
In the above invention, the aperture diameter of the diaphragm device is a dimension obtained by multiplying the aperture diameter of the pupil position of the objective lens by the magnification of the optical system arranged between the objective lens and the beam splitter. It is good.
By doing in this way, even if the expansion or reduction optical system is provided between the objective lens and the beam splitter, the light quantity of the laser light irradiated on the specimen from the objective lens can be detected with high accuracy.
また、上記発明においては、前記絞り装置が、その開口径を変更可能に設けられていることとしてもよい。
このようにすることで、対物レンズが交換された場合に、絞り装置の開口径を変更して、異なる開口径の対物レンズに対しても、同様に、対物レンズから標本に照射されるレーザ光の光量を精度よく検出することができる。
Moreover, in the said invention, it is good also as the said aperture_diaphragm | restriction apparatus being provided so that the opening diameter can be changed.
In this way, when the objective lens is exchanged, the aperture diameter of the aperture device is changed, and the laser beam irradiated to the specimen from the objective lens is similarly applied to the objective lens having a different aperture diameter. Can be detected with high accuracy.
また、上記発明においては、前記対物レンズが交換可能に設けられ、光軸上に配置された前記対物レンズに合わせて前記絞り装置の開口径を調節する調節装置が設けられていることとしてもよい。
このようにすることで、対物レンズが交換されると調節装置の作動により絞り装置の開口径が調節されるので、光軸上に配置される対物レンズの種類にかかわらず、対物レンズから標本に照射されるレーザ光の光量を精度よく検出することができる。
Moreover, in the said invention, the said objective lens is provided interchangeably and it is good also as providing the adjustment apparatus which adjusts the aperture diameter of the said aperture device according to the said objective lens arrange | positioned on an optical axis. .
In this way, when the objective lens is exchanged, the aperture diameter of the diaphragm device is adjusted by the operation of the adjusting device. Therefore, the objective lens is changed from the objective lens to the specimen regardless of the type of the objective lens arranged on the optical axis. It is possible to accurately detect the amount of laser light to be irradiated.
本発明によれば、レーザ光の波長や強度が変化しても、対物レンズの先端から出射されるレーザ光の強度を簡易にかつ精度よく検出することができ、精度よく設定された強度のレーザ光を標本に照射することができるという効果を奏する。 According to the present invention, even when the wavelength or intensity of the laser beam changes, the intensity of the laser beam emitted from the tip of the objective lens can be detected easily and accurately, and the laser having a precisely set intensity. There is an effect that the specimen can be irradiated with light.
本発明の一実施形態に係るレーザ顕微鏡1について、図1を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るレーザ顕微鏡1は、図1に示されるように、レーザ光源2と、顕微鏡本体3と、レーザ光源2と顕微鏡本体3とを接続するフォトニッククリスタルファイバのようなシングルモードファイバ4と、制御ユニット5とを備えている。
A
As shown in FIG. 1, the
レーザ光源2は、第1の光源ユニット6と、第2の光源ユニット7とを備えている。
第1の光源ユニット6は、複数の波長λ1(例えば、458nm,488nm,514.5nm)のレーザ光L1を同時に発振可能なアルゴンレーザ光源8と、波長λ2(例えば、405nm)のレーザ光L2を発振するレーザダイオード9と、これらアルゴンレーザ光源8およびレーザダイオード9から出射されたレーザ光L1,L2を合波するダイクロイックミラー10と、音響光学素子11とを備えている。図中符合12はミラーである。
音響光学素子11は、制御ユニット5からの信号に基づいて、顕微鏡本体3に向けて出射するレーザ光L3の波長選択、強度変調およびオンオフのスイッチングを行うようになっている。
The
The first light source unit 6 includes an argon
Acousto-
また、第2の光源ユニット7は、690〜1040nmの広範囲にわたり、最適化されたフェムト秒のレーザ光L4を発振するチタンサファイアレーザ光源(高出力のレーザ光源)13と、制御ユニット5からの信号に基づいて顕微鏡本体3に向けて出射するレーザ光L5の強度変調とオンオフのスイッチングとを行う音響光学素子14とを備えている。
The second light source unit 7 includes a titanium sapphire laser light source (high-power laser light source) 13 that oscillates the optimized femtosecond laser light L 4 over a wide range of 690 to 1040 nm, and the
第1の光源ユニット6からのレーザ光L3はシングルモードファイバ4を介して顕微鏡本体3に導かれ、第2の光源ユニット7からのレーザ光L5は空間光路を介して直接顕微鏡本体3に導かれるようになっている。
The laser light L 3 from the first light source unit 6 is guided to the microscope
前記顕微鏡本体3は、第1の光源ユニット6および第2の光源ユニット7からのレーザ光L3,L5を同一の光路上に入射させるミラー15およびダイクロイックミラー16と、レーザ光源2からのレーザ光L3,L5を2次元的に走査するスキャナ17と、該スキャナ17により走査されたレーザ光L3,L5を集光する瞳投影レンズ18と、該瞳投影レンズ18により集光され中間像を結像したレーザ光L3,L5を略平行光に変換する結像レンズ19と、該結像レンズ19により略平行光に変換されたレーザ光L3,L5を集光して標本Aに照射する一方、標本Aから戻る蛍光Fを集光する対物レンズ20と、該対物レンズ20により集光され、結像レンズ19、瞳投影レンズ18およびスキャナ17を介して戻る蛍光Fをレーザ光L3,L5の光路から分岐するダイクロイックミラー21と、該ダイクロイックミラー21により分岐された蛍光Fを検出する光検出ユニット22とを備えている。
The
光検出ユニット22は、ダイクロイックミラー21によりレーザ光L3,L5から分岐された蛍光Fを集光する集光レンズ23と、該集光レンズ23の焦点位置に配置される共焦点ピンホール24と、該共焦点ピンホール24を通過した蛍光Fを略平行光にするコリメートレンズ25と、略平行光となった蛍光Fを波長毎に分岐するダイクロイックミラー26と、該ダイクロイックミラー26により分岐された蛍光Fを波長毎に検出する光電子増倍管のような複数の光検出器27,28とを備えている。
The light detection unit 22 includes a condensing
図中、符号29,30はミラー、符号31はバリアフィルタである。共焦点ピンホール24は、対物レンズ20の焦点面と光学的に共役な位置に配置されている。
また、瞳投影レンズ18と結像レンズ19との間には、ダイクロイックミラー36が設けられ、結像レンズ19により集光された蛍光Fのうち、チタンサファイアレーザ光源13からのレーザ光L5により励起された蛍光F1を分岐するようになっている。分岐された蛍光F1は光検出器37により検出されるようになっている。
In the figure,
In addition, a
前記対物レンズ20は、ターレット32に配置された複数の対物レンズ20の内から倍率等に応じて1つの対物レンズ20が選択されるようになっている。選択された対物レンズ20の情報は、制御ユニット5に送られるようになっている。
As the
また、本実施形態においては、前記ダイクロイックミラー16,21間に、レーザ光源2からのレーザ光L3,L5の一部を分岐するビームスプリッタ33が配置されている。また、ビームスプリッタ33により分岐されたレーザ光L3,L5を検出するフォトダイオードのような光量検出器34が設けられている。さらに、本実施形態においては、ビームスプリッタ33と光量検出器34との間に、可変絞り(絞り装置)35が配置されている。
In the present embodiment, a
前記制御ユニット5は、光源ユニット6,7の音響光学素子11,14に対し、光源8,9,13からのレーザ光L1,L2,L4の波長選択およびオンオフのスイッチングの指令を出力するようになっている。また、制御ユニット5は、光量検出器34により検出されたレーザ光L3,L5の光量情報を受けて、音響光学素子11,14を制御して、光源ユニット6,7から出射されるレーザ光L3,L5の強度変調を行うようになっている。
The
また、制御ユニット5は、対物レンズ20を搭載したターレット32から送られてくる対物レンズ20の情報に基づいて、絞り装置35の開口径を調節するようになっている。好ましくは、絞り装置35の開口径は、対物レンズ20の瞳径に瞳投影レンズ18と結像レンズ19の倍率を乗じた値に設定されている。また、絞り装置35の開口形状は、対物レンズ20の瞳位置に配置される絞りの形状と同一であることが好ましい。
The
このように構成された本実施形態に係るレーザ顕微鏡1の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係るレーザ顕微鏡1を用いて標本Aを観察するには、まず、第1の光源ユニット6からレーザ光L1(またはレーザ光L2)を出射させる。出射されたレーザ光L1,L2は音響光学素子11により調整されたレーザ光L3としてシングルモードファイバ4を介して顕微鏡本体3に入射される。顕微鏡本体3においては、レーザ光L3はミラー15およびダイクロイックミラー16により反射された後、スキャナ17により2次元的に走査されて瞳投影レンズ18、結像レンズ19および対物レンズ20を介して、ステージ38上の標本Aに照射される。
The operation of the
In order to observe the specimen A using the
レーザ光L3を照射されることにより標本Aにおいて発生した蛍光Fは、対物レンズ20により集光された後、結像レンズ19、ダイクロイックミラー36、瞳投影レンズ18およびスキャナ17を介して戻り、ダイクロイックミラー21によりレーザ光L3の光路から分岐される。分岐された蛍光Fは集光レンズ23により集光され、共焦点ピンホール24を通過したもののみが、ミラー29、コリメートレンズ25、ダイクロイックミラー26(およびミラー30)を介して光検出器27(または光検出器28)により検出される。ダイクロイックミラー21により分離されきれずに蛍光Fとともに透過したレーザ光L3は、バリアフィルタ31により遮断される。
Fluorescence F generated in the specimen A by being irradiated with the laser beam L 3 are condensed by the
共焦点ピンホール24を設けているので、対物レンズ20の焦点面から発せられた蛍光Fのみが共焦点ピンホール24を通過でき、光検出器27により検出される。したがって、光検出器27により検出された蛍光Fの強度と該蛍光Fが検出された時点におけるスキャナ17の走査位置情報とに基づいて、焦点面に沿って標本A内の所定深さに2次元的に広がる平面における鮮明な蛍光画像を取得することができる。
Since the
また、標本Aの多光子励起観察を行う場合には、第2の光源ユニット7のチタンサファイアレーザ光源13からレーザ光L4を出射させる。出射されたレーザ光L4は音響光学素子14により調整されたレーザ光L5として、顕微鏡本体3に入射される。顕微鏡本体3においては、レーザ光L5はダイクロイックミラー16を透過した後、スキャナ17により2次元的に走査されて瞳投影レンズ18、結像レンズ19および対物レンズ20を介して、ステージ38上の標本Aに照射される。
Further, when performing multiphoton excitation observation of the specimen A, the laser light L 4 is emitted from the titanium sapphire
レーザ光L5を照射されることにより標本Aにおいて発生した蛍光F1は、対物レンズ20により集光された後、結像レンズ19を介して戻り、ダイクロイックミラー36によりレーザ光L5の光路から分岐される。分岐された蛍光F1は光検出器37により検出される。
The fluorescence F 1 generated in the specimen A by being irradiated with the laser light L 5 is collected by the
多光子励起観察においては、レーザ光L5の集光位置においてのみ蛍光F1が発生するので、光検出器37により検出された蛍光F1の強度と該蛍光F1が検出された時点におけるスキャナ17の走査位置情報とに基づいて、焦点面に沿って標本A内の所定深さに2次元的に広がる平面における鮮明な多光子蛍光画像を取得することができる。
In the multi-photon excitation observation, since the fluorescence F 1 is generated only at the condensing position of the laser light L 5 , the intensity of the fluorescence F 1 detected by the
この場合において、ダイクロイックミラー16,21間に配置されたビームスプリッタ33により、光源ユニット6,7からのレーザ光L3,L5の一部が分岐されて光量検出器34により検出される。したがって、ビームスプリッタ33の透過率が既知であれば、検出されたレーザ光L3,L5の光量に基づいて、対物レンズ20から標本Aに照射されるレーザ光L3,L5の強度を正確に認識することが可能となる。さらに、本実施形態においては、ビームスプリッタ33と光量検出器34との間に配置された絞り装置35の作動により、レーザ光L3,L5の光束径が所定以上となった場合に光量検出器34に入射されるレーザ光L3,L5の光束径が制限される。
In this case, a part of the laser beams L 3 and L 5 from the light source units 6 and 7 are branched by the
絞り装置35の開口径は、対物レンズ20の瞳径に瞳投影レンズ18と結像レンズ19の倍率を乗じた値に設定されているので、絞り装置35に入射されたレーザ光L3,L5に対する光量検出器34に入射されるレーザ光L3,L5の割合を、対物レンズ20に入射されたレーザ光L3に対する標本に入射されるレーザ光L3,L5の割合と等しくすることができる。すなわち、対物レンズ20に入射されるレーザ光L3,L5の光束径が、対物レンズ20の瞳径より大きくなると、光束の外周部分が瞳位置に配置されている絞りによりけられて、実際に標本Aに照射されるレーザ光L3,L5の光量は対物レンズ20への入射光量より少なくなる。本実施形態においては、標本Aに照射されるレーザ光L3,L5が対物レンズ20の瞳位置に配された絞りにより制限されるのと同様に、光量検出器34に入射されるレーザ光L3,L5の光量を絞り装置35により制限することで、現実に標本Aに照射されるレーザ光L3,L5の光量を精度よく把握することができるという利点がある。
Since the aperture diameter of the
例えば、ターレット32を固定して対物レンズ20を変更しない場合であっても、光源ユニット6から出射されるレーザ光L3の波長に比例してシングルモードファイバ4から出射される際のレーザ光L3の開口数が変化するので対物レンズ20に入射されるレーザ光L3の光束径が変化する。また、高出力のチタンサファイアレーザ光源13から出射されるレーザ光L5は、対物レンズ20までの間に通過する光学系の熱レンズ効果により、その光束径が変動する。
For example, even when the
本実施形態においては、このような場合においても、対物レンズ20の瞳位置において光束径が制限されるのと同じ割合で、光量検出器34に入射されるレーザ光L3,L5の光束径を絞り装置35が制限するので、標本Aに照射されるレーザ光L3,L5を正確に把握することができるという利点がある。
そして、光量検出器34により検出されたレーザ光L3,L5の光量は、制御ユニット5に送られ、該光量情報に基づいて音響光学素子がフィードバック制御されることにより、所望の光量のレーザ光L3,L5を正確にかつ安定的に標本Aに照射することができる。
In this embodiment, even in such a case, the light beam diameters of the laser beams L 3 and L 5 incident on the
The light amounts of the laser beams L 3 and L 5 detected by the
また、チタンサファイアレーザ光源13は、波長帯域690〜1040nmにおいて波長可変であるので、レーザ光L4の波長を変更して、標本Aからの蛍光輝度値を取得することにより、標本Aの励起スペクトルを取得することができる。この励起スペクトルを取得する際には、波長を変更しても、対物レンズ20から出射されるレーザ光L4の光量が一定である必要がある。
Moreover, since the wavelength of the titanium sapphire
本実施形態によれば、波長を変更してレーザ光L4の光束径が変化することにより、対物レンズ20から出射されるレーザ光L4の光量の変動が生じても、対物レンズ20から出射される光量を正確に測定でき、その測定結果を用いて音響光学素子14を制御することによりレーザ光L4の光量を一定にできる。その結果、標本Aの励起スペクトルを正確に取得することができる。
According to the present embodiment, even if the light beam diameter of the laser beam L 4 emitted from the
また、本実施形態においては、ターレット32から送られてくる対物レンズ20の情報に基づいて、制御ユニット5が絞り装置35の開口径を調節するので、瞳径の異なる対物レンズ20が使用されても、当該対物レンズ20により制限される光束径の割合と同じ割合で、光量検出器34により検出されるレーザ光L3,L5の光束径を制限し、標本Aに照射されるレーザ光L3,L5の光量を常に精度よく設定することができる。
In the present embodiment, since the
なお、本実施形態においては、ダイクロイックミラー16,21間において、ビームスプリッタ3により光量検出用にレーザ光L3,L5の一部を分岐したが、これに代えて、図2に示されるように、対物レンズ20の直前において分岐したレーザ光L3,L5を用いて光量測定を行うこととしてもよい。このようにすることで、対物レンズ20の瞳位置と光学的に等価な位置に絞り装置35を配置することができ、他の光学系の影響を受けることなく、より精度よく対物レンズ20から標本Aに照射されるレーザ光L3,L5の光量を測定することができる。
In the present embodiment, a part of the laser beams L 3 and L 5 is split between the
また、本実施形態においては、絞り装置35として可変絞りを採用したが、これに代えて、対物レンズ20毎に用意された開口部と、該開口部を切り替えるターレット式あるいはスライド式の切替機構(図示略)とを有するものを採用してもよい。また絞り装置35として対物レンズを採用してもよい。
In the present embodiment, a variable diaphragm is used as the
また、ビームスプリッタ33は、レーザ光L3,L5の光路に対して挿脱可能に設けられていることが好ましい。このようにすることで、光量測定時にはビームスプリッタ33を光路に挿入し、標本Aの観察時にはビームスプリッタ33を光路から取り外して、レーザ光源2からの全てのレーザ光L3.L5を効率よく観察に使用することができる。この場合、ビームスプリッタ33に代えて、ミラーを採用することとしてもよい。
Moreover, it is preferable that the
また、絞り装置35をビームスプリッタ33と光量検出器34との間に配置したが、これに代えて、ビームススプリッタ33の前段に配置してもよい。このようにすることで、光量検出器34の前段に配置する場合と比較して、絞り装置35において発生したフレアが光量検出器に入射されてしまう不都合を防止し、光量検出の精度を向上することができるという利点がある。
Further, although the
また、本実施形態においては、瞳径の異なる対物レンズ20に対応するために、可変絞りからなる絞り装置35を採用したが、これに代えて、所定の開口径を有する固定絞りと、該固定絞りに入射させるレーザ光L3,L5の光束径を変化させるズーム機構(図示略)とを採用することにしてもよい。
また、レーザ光L1,L2,L4を変調するAOMやAOTFのような音響光学素子に代えて、電気光学素子や磁気光学素子を採用してもよい。
Further, in the present embodiment, the
Further, instead of an acoustooptic element such as AOM or AOTF that modulates the laser beams L 1 , L 2 , and L 4 , an electro-optic element or a magneto-optic element may be employed.
また、本実施形態においては、対物レンズ20の瞳位置に配置される絞り要素により光束径が制限される場合について説明したが、これに代えて、瞳位置以外の金枠等により光束径が制限される場合には、該金枠等と等価な位置に絞り装置35を配置することにしてもよい。
In this embodiment, the case where the beam diameter is limited by the aperture element arranged at the pupil position of the
A 標本
L1,L2,L3,L4,L5 レーザ光
1 レーザ顕微鏡
5 制御ユニット(調節装置)
8 アルゴンレーザ光源(レーザ光源)
9 レーザダイオード(レーザ光源)
13 チタンサファイアレーザ光源(レーザ光源)
19 結像レンズ
20 対物レンズ
33 ビームスプリッタ
34 光量検出器(光量検出手段)
35 絞り装置
A sample L 1, L 2, L 3 , L 4,
8 Argon laser light source (laser light source)
9 Laser diode (laser light source)
13 Titanium sapphire laser light source (laser light source)
DESCRIPTION OF
35 Aperture device
Claims (9)
前記レーザ光源と対物レンズとの間に配置され、前記レーザ光源からのレーザ光の一部を分岐するビームスプリッタと、該ビームスプリッタにより分岐されたレーザ光の光量を検出する光量検出手段と、該光量検出手段と前記ビームスプリッタとの間に配置され、光束径を制限する絞り装置とを備えるレーザ顕微鏡。 A laser light source that emits high-power laser light, and an objective lens that irradiates the sample with laser light emitted from the laser light source,
A beam splitter that is arranged between the laser light source and the objective lens and branches a part of the laser light from the laser light source; a light amount detecting means for detecting the light amount of the laser light branched by the beam splitter; A laser microscope comprising: a diaphragm device disposed between the light amount detection means and the beam splitter, for limiting a beam diameter.
前記レーザ光源と対物レンズとの間に配置され、前記レーザ光源からのレーザ光の一部を分岐するビームスプリッタと、該ビームスプリッタにより分岐されたレーザ光の光量を検出する光量検出手段と、該光量検出手段と前記ビームスプリッタとの間に配置され、光束径を制限する絞り装置とを備えるレーザ顕微鏡。 A laser light source capable of emitting laser light of different wavelengths, and an objective lens that irradiates the sample with laser light emitted from the laser light source,
A beam splitter that is arranged between the laser light source and the objective lens and branches a part of the laser light from the laser light source; a light amount detecting means for detecting the light amount of the laser light branched by the beam splitter; A laser microscope comprising: a diaphragm device disposed between the light amount detection means and the beam splitter, for limiting a beam diameter.
光軸上に配置された前記対物レンズの瞳位置の開口径に合わせて前記絞り装置の開口径を調節する調節装置が設けられている請求項8に記載のレーザ顕微鏡。 The objective lens is provided interchangeably,
The laser microscope according to claim 8, further comprising an adjusting device that adjusts an aperture diameter of the aperture device in accordance with an aperture diameter of a pupil position of the objective lens arranged on an optical axis.
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