JP2009192721A - Confocal microscope - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、共焦点顕微鏡に関する。 The present invention relates to a confocal microscope.
従来、対物レンズの焦点位置と共役な位置にピンホールを配置することで、観察対象を標本のピント面近傍の薄い層に限定(セクショニング)して観察を行う共焦点顕微鏡が知られており、近年では観察対象となるこの層の厚み、所謂セクショニング分解能を変更可能なものが提案されている。
斯かる背景において本出願人は、標本からの観察光を開口径の異なる2つのピンホールを備えた光分離手段によってセクショニング分解能の異なる2つの光束に分離して検出することで2つの共焦点画像を取得し、これらの画像データを用いて所望のセクショニング分解能の共焦点画像を作成する構成の共焦点顕微鏡、即ち標本の画像取得後においてセクショニング分解能を変更した共焦点画像を観察可能な共焦点顕微鏡を提案している(例えば、特許文献1を参照。)。
In such a background, the present applicant separates and detects the observation light from the specimen into two light beams having different sectioning resolutions by using a light separation means having two pinholes having different aperture diameters, thereby detecting two confocal images. A confocal microscope configured to create a confocal image having a desired sectioning resolution using these image data, that is, a confocal microscope capable of observing a confocal image in which the sectioning resolution is changed after image acquisition of the specimen (For example, refer to Patent Document 1).
ここで、前述のような従来の共焦点顕微鏡においては、光分離手段に備えられたピンホールの対物レンズに対する最適な開口径は、使用する対物レンズの倍率や開口数によって異なる。しかしながら従来の共焦点顕微鏡においては、光分離部材のピンホールの開口径は固定であるため、対物レンズを切り替えて使用する場合には、セクショニングの精度が低下してしまい、セクショニング分解能を変更した際に標本の正確な共焦点画像を得ることが困難になってしまうという問題があった。 Here, in the conventional confocal microscope as described above, the optimal aperture diameter for the objective lens of the pinhole provided in the light separating means varies depending on the magnification and numerical aperture of the objective lens to be used. However, in the conventional confocal microscope, since the aperture diameter of the pinhole of the light separating member is fixed, when switching the objective lens, the accuracy of sectioning is reduced, and the sectioning resolution is changed. In addition, there is a problem that it becomes difficult to obtain an accurate confocal image of the specimen.
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、対物レンズを切り替えても精度良くセクショニングを行うことが可能で、標本の画像取得後において所望のセクショニング分解能の正確な共焦点画像を得ることができる共焦点顕微鏡を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to perform sectioning with high accuracy even when the objective lens is switched, and to obtain an accurate confocal image having a desired sectioning resolution after obtaining a sample image. An object of the present invention is to provide a confocal microscope.
上記課題を解決するために本発明は、
光源からの光を走査する走査手段と、
前記走査手段を経た光を標本上に集光する対物レンズと、
前記標本からの観察光の光路を分割する光路分割手段と、
前記対物レンズの焦点と略共役な位置であって前記光路分割手段で分割された一方の光路上に配置された開口径を変更可能な第1ピンホール手段と、該第1ピンホール手段と開口径が異なり、前記対物レンズの焦点と略共役な位置であって前記光路分割手段で分割された他方の光路上に配置された第2ピンホール手段と、
前記第1ピンホール手段及び前記第2ピンホール手段を通過したセクショニング分解能の異なる2つの光束から得た2つの共焦点画像のデータに基づいて、前記共焦点画像とセクショニング分解能の異なる共焦点画像を作成する演算手段と、
を有することを特徴とする共焦点顕微鏡を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention
Scanning means for scanning light from the light source;
An objective lens for condensing the light passing through the scanning means on the specimen;
Optical path dividing means for dividing the optical path of the observation light from the specimen;
A first pinhole means capable of changing the aperture diameter disposed on one of the optical paths divided by the optical path dividing means at a position substantially conjugate with the focal point of the objective lens; and the first pinhole means and the opening Second pinhole means disposed on the other optical path having a different aperture and substantially conjugate with the focal point of the objective lens and divided by the optical path dividing means;
Based on the data of two confocal images obtained from two light beams having different sectioning resolutions that have passed through the first pinhole unit and the second pinhole unit, the confocal image and the confocal image having different sectioning resolutions are obtained. A computing means to create;
A confocal microscope is provided.
本発明によれば、対物レンズを切り替えても精度良くセクショニングを行うことが可能で、標本の画像取得後において所望のセクショニング分解能の正確な共焦点画像を得ることができる共焦点顕微鏡を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a confocal microscope that can accurately perform sectioning even when the objective lens is switched, and can obtain an accurate confocal image having a desired sectioning resolution after obtaining an image of the specimen. Can do.
以下、本発明の実施形態に係る共焦点顕微鏡を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図1(a)は、本発明の実施形態に係る共焦点顕微鏡の構成を示す概略構成図である。
図1(a)に示すように本実施形態に係る顕微鏡装置1は、倒立顕微鏡2、標本3の共焦点観察を行うための共焦点観察システム4、該共焦点観察システム4へ照明光を供給するレーザユニット5、共焦点観察システム4で得られた標本3の観察光(蛍光)を検出する2つの光検出ユニット6,7、及びコントローラ8からなる。
Hereinafter, a confocal microscope according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
Fig.1 (a) is a schematic block diagram which shows the structure of the confocal microscope which concerns on embodiment of this invention.
As shown in FIG. 1A, the microscope apparatus 1 according to the present embodiment supplies illumination light to the inverted microscope 2, the confocal observation system 4 for performing the confocal observation of the specimen 3, and the confocal observation system 4.
倒立顕微鏡2は、上方から順に、透過照明装置9、標本3を載置するステージ10、対物レンズターレット11、及び結像レンズ12を有している。対物レンズターレット11は、複数の対物レンズ13を備えており、これを回転操作することで所望の対物レンズ13を光路内に切り替えて配置することができる。なお、斯かる倒立顕微鏡2は、標本3からの観察光を接眼観察部14へ導くための不図示の光学系も備えている。
The inverted microscope 2 includes a transmission illumination device 9, a
共焦点観察システム4は、倒立顕微鏡2の本体2aに直接取り付けられており、該倒立顕微鏡2の結像レンズ12側から順に、スキャナレンズ15、光を二次元的に走査するガルバノスキャナ16、ダイクロイックミラー17、集光レンズ18、ハーフミラー19、第1ピンホールターレット20を有している。そして、ハーフミラー19の反射光路上には、全反射ミラー21を介して第2ピンホールターレット22を有している。また、ダイクロイックミラー17の反射光路上には、コリメートレンズ23を有している。
The confocal observation system 4 is directly attached to the main body 2a of the inverted microscope 2, and in order from the
第1ピンホールターレット20は、対物レンズ13の焦点位置と共役な位置に配置されており、図1(b)に示すように開口径の異なる複数のピンホール20aが円周に沿って設けられたターレット部材であって、これを回転操作することで所望のピンホール20aを光路内へ切り替えて配置することができる。本実施形態において具体的には、直径が30,100,120,150,180,200,250,300μmのピンホール20aが第1ピンホールターレット20に備えられている。このような第1ピンホールターレット20の構成により、使用する対物レンズ13に合わせて最適な開口径のピンホール20aを選択して光路内に配置することができる。
The
また第2ピンホールターレット22は、第1ピンホールターレット20と同様の構成であり、本実施形態においては第1ピンホールターレット20に備えられたピンホール20aよりも大径のピンホール22aを備えている。具体的には、直径が200,250,300,350,400,450,500,550μmのピンホール22aが第2ピンホールターレット22に備えられている。このような第2ピンホールターレット22の構成により、前述の第1ピンホールターレット20で選択したピンホール20aに応じて所望の開口径のピンホール22aを選択して光路内に配置することができる。
The
レーザユニット5は、光ファイバ5aを介して共焦点観察システム4と接続されており、共焦点観察システム4のコリメートレンズ23側から順に、集光レンズ24、ダイクロイックミラー25、全反射ミラー26を有し、これらのミラー25,26の反射光路上には、シャッタ装置27a,28a、波長の異なるレーザ光を発するレーザ光源27b,28bをそれぞれ有している。なお、シャッタ装置27a,28aには、レーザ光のパワーを調整するための音響光学素子等も含まれている。
The
光検出ユニット6は、光ファイバ6aを介して共焦点観察システム4の第1ピンホールターレット20と接続されており、この光ファイバ6aの入力ポート側から順に、レンズ30、ダイクロイックミラー31、該ダイクロイックミラー31と波長特性の異なるダイクロイックミラー32を有している。そして、各ダイクロイックミラー31,32の透過光路上及び反射光路上に、バリアフィルタ33a,34a,35a、集光レンズ33b,34b,35b、PMT33c,34c,35cをそれぞれ有している。
また光検出ユニット7は、光検出ユニット6と同様の構成であり、光ファイバ7aを介して共焦点観察システム4の第2ピンホールターレット22と接続されている。
The
The light detection unit 7 has the same configuration as that of the
コントローラ8は、コンピュータ37と接続されており、該コンピュータ37からの指示に基づいて本共焦点顕微鏡1の各部を制御するものである。具体的には、コントローラ8は、倒立顕微鏡2、共焦点観察システム4のガルバノスキャナ16、レーザユニット5、光検出ユニット6,7を制御するために、それぞれに対応した制御部8a,8b,8c,8dを備えている。なお、コンピュータ37には、標本3の観察画像等を表示するためのモニタ38も接続されている。
The
次に、以上に述べた構成の共焦点顕微鏡1を用いて行われる所望のセクショニング分解能での標本3の共焦点観察について説明する。
はじめに本共焦点顕微鏡1の観察者は、使用する対物レンズ13の倍率及び開口数に応じて第1ピンホールターレット20から最適な開口径のピンホール20aを選択して光路内に配置し、さらに選択したピンホール20aに応じて第2ピンホールターレット22から所望の開口径のピンホール22aを選択して光路内に配置する。具体的には、ピンホール20aの開口径をaとすると、ピンホール22aの開口径bはb=2a,3a・・・の関係を満たすものが選択される。
Next, confocal observation of the specimen 3 at a desired sectioning resolution performed using the confocal microscope 1 having the above-described configuration will be described.
First, an observer of the confocal microscope 1 selects a
この前提の下、本実施形態に係る共焦点顕微鏡1では、レーザユニット5においてレーザ光源27bから発せられた光は、シャッタ装置27aを経てダイクロイックミラー25で反射され、集光レンズ24に入射する。また、もう1つのレーザ光源28bから発せられた光は、シャッタ装置28aを経て全反射ミラー26で反射され、さらにダイクロイックミラー25を透過して集光レンズ24に入射する。これにより、各レーザ光源27b,28bのレーザ光は、集光レンズ24によってまとめて光ファイバー5aの端面に集光され、この光ファイバー5aを介して照明光として共焦点観察システム4へ入力される。
Under this premise, in the confocal microscope 1 according to the present embodiment, the light emitted from the
共焦点観察システム4に入力された照明光は、コリメートレンズ23を経てダイクロイックミラー17で反射され、ガルバノスキャナ16とスキャナレンズ15を介して倒立顕微鏡2へ入力される。この照明光は、倒立顕微鏡2の本体2a内において結像レンズ12と対物レンズ13を順に介してステージ10上の標本3に照射される。
The illumination light input to the confocal observation system 4 is reflected by the
これによって標本3から発せられた観察光は、再び対物レンズ13と結像レンズ12を順に経て、共焦点観察システム4へ入力される。この観察光は、共焦点観察システム4において再びスキャナレンズ15とガルバノスキャナ16を経てダイクロイックミラー17を透過し、さらに集光レンズ18を経てハーフミラー19へ導かれ、該ハーフミラー19によって透過光と反射光に等分される。そしてハーフミラー19からの透過光は、第1ピンホールターレット20のピンホール20aに対して集光し、該ピンホール20aを通過した光は光ファイバー7aを経由して光検出ユニット7に入力される。これに対してハーフミラー19からの反射光は、全反射ミラー21で反射されて第2ピンホールターレット22のピンホール22aに対して集光し、該ピンホール22aを通過した光は光ファイバー6aを経由して光検出ユニット6に入力される。
As a result, the observation light emitted from the specimen 3 is input to the confocal observation system 4 through the
次に、光検出ユニット7に入力された観察光(第1ピンホールターレット20からの観察光)は、レンズ31を経た後、2枚のダイクロイックミラー31,32によって3つの波長成分に分離され、それぞれ対応するバリアフィルタ33a,34a,35aと集光レンズ33b,34b,35bを順に経た後、PMT33c,34c,35cで検出される。なお、標本3に照射される照明光は、上述のようにガルバノスキャナ16によって二次元的に走査されるため、各PMT33c,34c,35cでは標本3の観察領域全体にわたって観察光が検出されることとなる。
Next, the observation light (observation light from the first pinhole turret 20) input to the light detection unit 7 is separated into three wavelength components by the two
これによりコンピュータ37は、光検出ユニット6の各PMT33c,34c,35cから観察光の波長成分毎の検出信号をコントローラ8を介して取得し、これに基づいて標本3の二次元画像データを作成して当該コンピュータ37内に備えられている不図示のメモリに格納する。
なお、ここで得られた標本3の二次元画像データは、第1ピンホールターレット20に備えられた小径のピンホール20aのうち、対物レンズ13に対して最適な開口径のピンホール20aを通過した観察光に基づくものであるため、標本3におけるピント面近傍の薄い層の情報、即ちセクショニング分解能が高い情報であって、セクショニング精度の高い正確な情報を有している。
Thereby, the
The two-dimensional image data of the specimen 3 obtained here passes through a
一方、光検出ユニット6に入力された観察光(第2ピンホールターレット22からの観察光)は、上述の光検出ユニット7に入力された観察光と同様に当該光検出ユニット6で検出され、コンピュータ37によって波長成分毎の標本3の二次元画像データが作成されてメモリに格納される。
なお、ここで得られた標本3の二次元画像データは、第2ピンホールターレット22の大径のピンホール22aを通過した観察光に基づくものであるため、標本3におけるピント面周辺の厚い層の情報、即ちセクショニング分解能が低い情報を有している。
On the other hand, the observation light (observation light from the second pinhole turret 22) input to the
The two-dimensional image data of the specimen 3 obtained here is based on the observation light that has passed through the large-
以上のようにしてセクショニング分解能の高い二次元画像データとセクショニング分解能の低い二次元画像データを波長成分毎に得たコンピュータ37は、これらに演算を施すことで、観察者より指定されているセクショニング分解能の二次元画像データを波長成分毎に作成し観察画像としてモニタ38に表示させる。なお、演算は、セクショニング分解能の高い二次元画像データをDa、セクショニング分解能の低い二次元画像データをDbとすると、D=Dbα+(1−α)Daである(αは重み係数であり、−1≦α≦+1)。
このようにして観察者は、標本3を波長成分毎に所望のセクショニング分解能にて共焦点観察することが可能となる。
なお、観察者によるセクショニング分解能の変更は、標本3の二次元画像データの取得前後に関わらず、当該コンピュータ38に設けられている不図示の入力部を介して行うことができる。
As described above, the
In this way, the observer can observe the specimen 3 confocally with a desired sectioning resolution for each wavelength component.
The sectioning resolution can be changed by the observer through an input unit (not shown) provided in the
以上の構成によって本実施形態に係る共焦点顕微鏡1は、セクショニング分解能を変更することが可能であり、標本3の画像取得後において所望のセクショニング分解能の共焦点画像を得ることができる。そしてまた、上述のように使用する対物レンズ13に最適な開口径のピンホール20aを第1ピンホールターレット20から選択して用いることで高精度なセクショニングを行うことが可能となり、これによって得られた正確な二次元画像データを上述の演算に用いることで、所望のセクショニング分解能の正確な共焦点画像を得ることができる。
With the above configuration, the confocal microscope 1 according to the present embodiment can change the sectioning resolution, and can obtain a confocal image having a desired sectioning resolution after the image of the specimen 3 is acquired. Further, by selecting and using the
さらに本実施形態に係る共焦点顕微鏡1は、第2ピンホールターレット22のピンホール22aを切り替えることで上記セクショニング分解能の低い二次元画像データの分解能を変更することができ、これを上述の演算に用いることで所望のセクショニング分解能の共焦点画像の明るさを変更することが可能となる。例えば、本実施形態においては第2ピンホールターレット22のピンホール22aを大径のものに切り替えることで、所望のセクショニング分解能であってより明るい共焦点画像を得ることが可能となる。
Furthermore, the confocal microscope 1 according to the present embodiment can change the resolution of the two-dimensional image data having the low sectioning resolution by switching the
以上、本実施形態によれば、対物レンズ13を切り替えても精度良くセクショニングを行うことが可能で、標本3の画像取得後において所望のセクショニング分解能の正確な共焦点画像を得ることが可能な共焦点顕微鏡1を実現することができる。また本実施形態では、上述した従来の共焦点顕微鏡における光分離手段に比して、簡便な構成の第1ピンホールターレット20及び第2ピンホールターレット22を備えた構成であるため、製造の容易化も実現することができる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to perform sectioning with high accuracy even when the
なお、本実施形態における第1ピンホールターレット20の構成は上述のものに限られない。例えば、対物レンズ13の倍率と開口数に基づいて定められた最適な開口径のピンホールを、本共焦点顕微鏡1で切り替えて用いられる複数の対物レンズ13の分だけ備えた構成とすることもでき、これによって本発明の効果を最大限に発揮することが可能となる。また例えば、第1ピンホールターレット20に代えて開口径が可変のピンホール部材を対物レンズ13の焦点位置と共役な位置に備えた構成とすることもでき、これによって本発明と同様の効果を奏することができる。なお、このことは第2ピンホールターレット22についても同様である。
In addition, the structure of the
1 共焦点顕微鏡
2 倒立顕微鏡
3 標本
4 共焦点観察システム
5 レーザユニット
6,7 光検出ユニット
8 コントローラ
13 対物レンズ
16 ガルバノスキャナ
19 ハーフミラー
20 第1ピンホールターレット
22 第2ピンホールターレット
37 コンピュータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Confocal microscope 2 Inverted microscope 3 Sample 4
Claims (5)
前記走査手段を経た光を標本上に集光する対物レンズと、
前記標本からの観察光の光路を分割する光路分割手段と、
前記対物レンズの焦点と略共役な位置であって前記光路分割手段で分割された一方の光路上に配置された開口径を変更可能な第1ピンホール手段と、該第1ピンホール手段と開口径が異なり、前記対物レンズの焦点と略共役な位置であって前記光路分割手段で分割された他方の光路上に配置された第2ピンホール手段と、
前記第1ピンホール手段及び前記第2ピンホール手段を通過したセクショニング分解能の異なる2つの光束から得た2つの共焦点画像のデータに基づいて、前記共焦点画像とセクショニング分解能の異なる共焦点画像を作成する演算手段と、
を有することを特徴とする共焦点顕微鏡。 Scanning means for scanning light from the light source;
An objective lens for condensing the light passing through the scanning means on the specimen;
Optical path dividing means for dividing the optical path of the observation light from the specimen;
A first pinhole means capable of changing the aperture diameter disposed on one of the optical paths divided by the optical path dividing means at a position substantially conjugate with the focal point of the objective lens; and the first pinhole means and the opening Second pinhole means disposed on the other optical path having a different aperture and substantially conjugate with the focal point of the objective lens and divided by the optical path dividing means;
Based on the data of two confocal images obtained from two light fluxes having different sectioning resolutions that have passed through the first pinhole unit and the second pinhole unit, the confocal image and the confocal image having different sectioning resolutions are obtained. A computing means to create;
A confocal microscope characterized by comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008031981A JP2009192721A (en) | 2008-02-13 | 2008-02-13 | Confocal microscope |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008031981A JP2009192721A (en) | 2008-02-13 | 2008-02-13 | Confocal microscope |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009192721A true JP2009192721A (en) | 2009-08-27 |
Family
ID=41074811
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009192721A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019053042A (en) * | 2017-07-25 | 2019-04-04 | カール ツァイス マイクロスコピー ゲーエムベーハーCarl Zeiss Microscopy Gmbh | Confocal microscope for determination of layer thickness and microscopy for determination of layer thickness |
-
2008
- 2008-02-13 JP JP2008031981A patent/JP2009192721A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2019053042A (en) * | 2017-07-25 | 2019-04-04 | カール ツァイス マイクロスコピー ゲーエムベーハーCarl Zeiss Microscopy Gmbh | Confocal microscope for determination of layer thickness and microscopy for determination of layer thickness |
JP7111540B2 (en) | 2017-07-25 | 2022-08-02 | カール ツァイス マイクロスコピー ゲーエムベーハー | Confocal microscopy for determination of layer thickness and microscopy for determination of layer thickness |
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