JP2009282103A - Confocal scanner microscope - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、共焦点スキャナ顕微鏡に関し、特に、光源の光を光ファイバに入射させる光源部の改善に関するものである。 The present invention relates to a confocal scanner microscope, and more particularly to an improvement of a light source unit that makes light from a light source incident on an optical fiber.
本発明が適用される共焦点スキャナ顕微鏡は、レーザ光による試料上の集光点を走査し、試料からの戻り蛍光を結像させて画像を得ることにより試料を観察するもので、生物やバイオテクノロジーなどの分野おける生きた細胞の生理反応観察や形態観察、あるいは半導体市場におけるLSIの表面観察等に使用されている。 A confocal scanner microscope to which the present invention is applied is for observing a sample by scanning a condensing point on the sample by a laser beam and imaging a return fluorescence from the sample to obtain an image. It is used for observing physiological reactions and morphology of living cells in the fields of technology, etc., or for observing LSI surfaces in the semiconductor market.
はじめに共焦点スキャナ顕微鏡について簡単に説明する。
図3は、従来の共焦点スキャナ顕微鏡の構成例を示す機能ブロック図である。光源部10は、複数の多波長光源11a,11b,11cと、光源からの光の通過と遮断を制御するスイッチング手段14と、光透過帯域の異なるフィルタ12a,12b,12cから構成されている。
First, the confocal scanner microscope will be briefly described.
FIG. 3 is a functional block diagram showing a configuration example of a conventional confocal scanner microscope. The light source unit 10 includes a plurality of
スイッチング手段14を通過した光はフィルタ12a,12b,12cを透過して光ファイバ束15に入射し、光ファイバ15の他端から出射して、ミラー16に入射する。ミラー16で反射した光はコリメータレンズ17、マイクロレンズアレイディスク2、ピンホールディスク3、対物レンズ5などから構成されるスキャナ部20に入射する。
The light that has passed through the switching means 14 passes through the
光検出部30は、ダイクロイックミラー22a,22b,22cと、バリアフィルタ25a,25b,25cと、レンズ24a,24b,24cと撮像カメラ8a,8b,8cより構成されており、サンプル6で発光した蛍光を受光する。
The light detection unit 30 includes
バリアフィルタ25は透過波長特性の異なる複数のフィルタから構成されている。バリアフィルタ25を透過した出力光はレンズ24により集光されて撮像カメラ8に入射する。撮像カメラ8は、撮像画像を増幅し、電気信号に変換して出力する。
The barrier filter 25 is composed of a plurality of filters having different transmission wavelength characteristics. The output light that has passed through the barrier filter 25 is collected by the lens 24 and enters the
画像収集装置30は撮像カメラ8が出力する電気信号を画像データに変換して保存する。
画像表示装置40は、通常コンピュータが用いられ、画像収集装置30に格納された画像を読み出し、適宜に処理を行って表示画面に表示する。
The image collecting device 30 converts the electrical signal output from the
The image display device 40 is usually a computer, reads an image stored in the image collection device 30, performs appropriate processing, and displays it on a display screen.
このような構成における動作を次に説明する。
光源部10では3つの多波長光源11a,11b,11cから発せられた光をそれぞれスイッチング手段14およびフィルタ12a,12b,12cを介して光ファイバ15の一端に入射する。
The operation in such a configuration will be described next.
In the light source unit 10, light emitted from the three
光ファイバ15から出射された光はミラー16で反射しコリメータレンズ17に入射する。コリメータレンズ17により平行光となった光はマイクロレンズアレイディスク2に入射する。なお、光ファイバ15の出力光を直接レンズ17に入射させることができる場合には、ミラー16は不要である。
The light emitted from the optical fiber 15 is reflected by the mirror 16 and enters the
サンプル6から発せられる蛍光には通常複数の波長が含まれている。例えば、第1のダイクロイックミラー22aでは波長λ1の光を透過し、他の波長の光は反射する。次に、第2のダイクロイックミラー22bでは、第1のダイクロイックミラー22aで反射した光を受けて、波長λ2の光を反射し、他の波長の光を透過する。第3のダイクロイックミラー22cでは第2のダイクロイックミラー22bを透過した光を受けて、波長λ3の光を反射する。
The fluorescence emitted from the sample 6 usually includes a plurality of wavelengths. For example, the first
このようにして3つのダイクロイックミラー22a,22b,22cにより分岐して、3つの波長の蛍光をそれぞれ個別に出力する。ダイクロイックミラー22からの出力はバリアフィルタ25a,25b,25cに入力する。このバリアフィルタ25で透過波長領域を狭めることにより、目的とする波長以外を除去し目的とする波長のみを撮像カメラ8に入射させることができ、画像のSN比を向上することができる。
In this way, the light is branched by the three
バリアフィルタを透過したそれぞれの出力光はレンズ24a,24b,24cによってそれぞれ集光され撮像カメラ8a,8b,8cに入射する。3台の撮像カメラはそれぞれ撮像画像を電気信号に変換して出力する。画像収集装置30は、この電気信号をデジタル画像データに変換し、ダイクロイックミラーで分岐した蛍光の色と対応付けて保存する。
The respective output lights that have passed through the barrier filter are condensed by the
画像表示装置40は、画像収集装置30に保存された画像データとフィルタの情報を読み出し、元の蛍光色に再構成(カラー再構成)して蛍光画像を画面表示する。また、カラー再構成しないで蛍光画像を表示させることももちろん可能である。
このようにして、ダイクロイックミラーにより分岐した波長の各蛍光像を同時計測することができる。
The image display device 40 reads out image data and filter information stored in the image collection device 30, reconstructs the original fluorescence color (color reconstruction), and displays the fluorescence image on the screen. It is of course possible to display a fluorescent image without color reconstruction.
In this way, it is possible to simultaneously measure fluorescent images of wavelengths branched by the dichroic mirror.
上記の構成によれば、共焦点スキャナ顕微鏡の光ファイバの導入口は一つのままで、光源と光ファイバの着脱を行うことなく複数の励起光で蛍光観測が可能な共焦点スキャナ顕微鏡を実現することができる。 According to the above configuration, a confocal scanner microscope capable of observing fluorescence with a plurality of excitation lights without attaching or removing a light source and an optical fiber can be realized without changing the optical fiber inlet of the confocal scanner microscope. be able to.
しかしながら、このような従来の装置においては、光源部にダイクロイックミラー13a,13bやミラー18が必要になり装置が大きくなるという課題があった。また、光源とファイバ間の距離が長くなり、光源のポインティングスタビリティ(レーザスポットが当った位置の安定性)の影響を受けやすくなるため、光ファイバ透過率の経年変化が大きいという課題があった。 However, in such a conventional apparatus, there is a problem that the dichroic mirrors 13a and 13b and the mirror 18 are required in the light source section, and the apparatus becomes large. In addition, the distance between the light source and the fiber becomes long, and it is easily affected by the pointing stability of the light source (the stability of the position where the laser spot hits), so there is a problem that the secular change of the optical fiber transmittance is large. .
さらに、レーザを光ファイバに正確に入射させるために熟練を要するという課題もあった。本発明は、光源部のダイクロイックミラーを不要として装置の小型化をはかり、ポインティングスタビリティの影響を除去し、簡単にレーザを光ファイバに入射させることが可能な共焦点スキャナ顕微鏡を提供する目的とする。 Furthermore, there is a problem that skill is required to make the laser accurately enter the optical fiber. An object of the present invention is to provide a confocal scanner microscope capable of reducing the size of the apparatus by eliminating the need for a dichroic mirror of a light source unit, removing the influence of pointing stability, and allowing a laser to be easily incident on an optical fiber. To do.
この目的を達成するために、本発明の共焦点スキャナ顕微鏡は、請求項1においては、
サンプルを励起する励起光を発する光源部と、前記励起光を用いてサンプルを走査するスキャナ部と、前記サンプルから発光した蛍光を受けてサンプルの画像を撮像する撮像カメラを含む光検出部を備えた共焦点スキャナ顕微鏡において、
前記光源部は波長の異なるレーザを発振する複数の光源と、これら複数の光源からのそれぞれの光を波長選択性光ファイバカプラを介して前記スキャナ部に入力するように構成したことを特徴とする。
In order to achieve this object, a confocal scanner microscope according to the present invention comprises:
A light source unit that emits excitation light that excites a sample, a scanner unit that scans the sample using the excitation light, and a light detection unit that includes an imaging camera that receives fluorescence emitted from the sample and captures an image of the sample In a confocal scanner microscope,
The light source unit is configured to input a plurality of light sources that oscillate lasers having different wavelengths and input light from the plurality of light sources to the scanner unit via a wavelength-selective optical fiber coupler. .
請求項2に記載の共焦点スキャナ顕微鏡においては、
サンプルを励起する励起光を発する光源部と、前記励起光を用いてサンプルを走査するスキャナ部と、前記サンプルから発光した蛍光を受けてサンプルの画像を撮像する撮像カメラを含む光検出部を備えた共焦点スキャナ顕微鏡において、
前記光源部は波長の異なるレーザを発振する2つの光源を一組とし、該一組の光源を複数組形成し、前記複数組の光源からのそれぞれの光を波長選択性光ファイバカプラを介して出射し、前記複数の光ファイバカプラからの透過光を伝搬する光ファイバを束ねて光ファイバ束とし、該光ファイバ束からの出射光を前記スキャナ部に入力するように構成したことを特徴とする。
In the confocal scanner microscope according to claim 2,
A light source unit that emits excitation light that excites a sample, a scanner unit that scans the sample using the excitation light, and a light detection unit that includes an imaging camera that receives fluorescence emitted from the sample and captures an image of the sample In a confocal scanner microscope,
The light source unit includes a set of two light sources that oscillate lasers having different wavelengths, and a plurality of sets of the light sources are formed. An optical fiber that emits and propagates transmitted light from the plurality of optical fiber couplers is bundled into an optical fiber bundle, and the emitted light from the optical fiber bundle is input to the scanner unit. .
請求項3においては、請求項1または2に記載の共焦点スキャナ顕微鏡において、
前記それぞれの光源部と波長選択性光ファイバカプラの間にスイッチング手段およびフィルタを設けたことを特徴とする。
In claim 3, in the confocal scanner microscope according to claim 1 or 2,
Switching means and a filter are provided between each of the light source units and the wavelength selective optical fiber coupler.
以上説明したことから明らかなように本発明の請求項1〜3によれば、複数の光源からのそれぞれの光を波長選択性光ファイバカプラを介してスキャナ部に入力するように構成したので、光源部にダイクロイックミラーやミラーが不要となり装置の小型化が可能となる。また、光源とファイバ間の距離を短くすることができ、ポインティングスタビリティの影響を受けにくくなり、光ファイバ透過率の経年変化を少なくすることができる。
また、簡単にレーザを光ファイバに入射させることができる。
As apparent from the above description, according to the first to third aspects of the present invention, each light from a plurality of light sources is configured to be input to the scanner unit via the wavelength selective optical fiber coupler. A dichroic mirror or mirror is not required in the light source section, and the apparatus can be downsized. In addition, the distance between the light source and the fiber can be shortened, and it becomes difficult to be influenced by pointing stability, and the secular change of the optical fiber transmittance can be reduced.
In addition, the laser can be easily incident on the optical fiber.
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。図1は本発明に係る共焦点スキャナ顕微鏡の一実施例を示す機能ブロック図である。
図1において、図3と同等部分には同一符号を付してある。図3と異なるところは、光源部10aである(実施例では2種類のレーザ光をスキャナ部20に入力するように構成した例を示している)。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram showing an embodiment of a confocal scanner microscope according to the present invention.
In FIG. 1, the same parts as those in FIG. The difference from FIG. 3 is the light source unit 10a (in the embodiment, an example in which two types of laser beams are input to the scanner unit 20 is shown).
光源部10aは、2つの多波長光源11a,11bと、光源からの光の通過と遮断を制御するスイッチング手段14と、光透過帯域の異なるフィルタ12a,12bから構成されている(ここまでは従来例と同様である)。
本発明ではスイッチング手段14およびフィルタ12a,12bを介して出射した光のそれぞれを波長選択性光ファイバカプラ50で受光する。
The light source unit 10a includes two
In the present invention, each of the light emitted through the switching means 14 and the
波長選択性光ファイバカプラ50は入力側にポートAとポートBを有しており、ポートAには多波長光源11aからの波長λ1が入射し、ポートBには多波長光源11bからの波長λ2が入射する。これら波長λ1と波長λ2の光はカプラで分岐・結合されポートCから透過率90%程度の合波された光(λ1+λ2)が出射する。
The wavelength selective
この合波された光(λ1+λ2)が光ファイバ導入口60を介してミラー16を経てレンズ17に入射する。なお、ポートDからは10%程度が出射するがこのポートからの光は終端させる。
レンズ17に入射した後の動作は従来例と同様なのでここでの説明は省略する。
The combined light (λ1 + λ2) is incident on the
Since the operation after entering the
図2は他の実施例を示すもので、多波長光源として8個のレーザ(11a〜11h)を用いた例を示している。なお、スキャナ部20および光検出部30の構成は図3の従来例と同じなのでここでの説明は省略する。
この例では、11a,11bのレーザを一組とし、11cと11d、11eと11f、11gと11hをそれぞれ一組として4組の光源を備えている。
FIG. 2 shows another embodiment, and shows an example in which eight lasers (11a to 11h) are used as a multi-wavelength light source. The configuration of the scanner unit 20 and the light detection unit 30 is the same as that of the conventional example of FIG.
In this example, the
この例でも各組の光源から出射した光がスイッチング手段14(a〜h)、フィルタ12(a〜h)を経て波長選択性光ファイバカプラ50(a〜d)のポートA,Bに入射する。そして各ポートCから出射する合波された光(λ1+λ2)、(λ3+λ4)、(λ5+λ6)、(λ7+λ8)の光を束ねて光ファイバ束15aとしてミラー16(図1参照)側に出射する。
このような構成によれば、多種類の波長の光を同時にサンプルに照射することができる。
Also in this example, the light emitted from each set of light sources enters the ports A and B of the wavelength-selective optical fiber couplers 50 (a to d) through the switching means 14 (a to h) and the filters 12 (a to h). . Then, the combined lights (λ1 + λ2), (λ3 + λ4), (λ5 + λ6), and (λ7 + λ8) emitted from each port C are bundled and emitted to the mirror 16 (see FIG. 1) side as an optical fiber bundle 15a.
According to such a configuration, it is possible to simultaneously irradiate the sample with light of various types of wavelengths.
本発明の以上の説明は、説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。したがって本発明はその本質から逸脱せずに多くの変更、変形をなし得ることは当業者に明らかである。
特許請求の範囲の欄の記載により定義される本発明の範囲は、その範囲内の変更、変形を包含するものとする。
The foregoing description of the present invention has only shown certain preferred embodiments for purposes of illustration and illustration. Accordingly, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention can be modified and modified in many ways without departing from the essence thereof.
The scope of the present invention defined by the description in the appended claims is intended to include modifications and variations within the scope.
2 マイクロレンズアレイディスク
3 ピンホールディスク
4 ダイクロイックミラー
5 対物レンズ
6 サンプル
8 撮像カメラ
10 光源部
11 多波長光源
12 フィルタ
13,22 ダイクロイックミラー
14 スイッチング手段
15 光ファイバ
16 ミラー
17 レンズ
20 スキャナ部
24 レンズ
25 バリアフィルタ
30 画像収集装置
40 画像表示装置
50 波長選択性光ファイバカプラ
2 Microlens array disk 3 Pinhole disk 4 Dichroic mirror 5 Objective lens 6
Claims (3)
前記光源部は波長の異なるレーザを発振する複数の光源と、これら複数の光源からのそれぞれの光を波長選択性光ファイバカプラを介して前記スキャナ部に入力するように構成したことを特徴とする共焦点スキャナ顕微鏡。 A light source unit that emits excitation light that excites a sample, a scanner unit that scans the sample using the excitation light, and a light detection unit that includes an imaging camera that receives fluorescence emitted from the sample and captures an image of the sample In a confocal scanner microscope,
The light source unit is configured to input a plurality of light sources that oscillate lasers having different wavelengths and input light from the plurality of light sources to the scanner unit via a wavelength-selective optical fiber coupler. Confocal scanner microscope.
前記光源部は波長の異なるレーザを発振する2つの光源を一組とし、該一組の光源を複数組備え、前記複数組の光源からのそれぞれの光を波長選択性光ファイバカプラを介して出射し、前記波長選択性光ファイバカプラからの透過光を伝搬する光ファイバを束ねて光ファイバ束とし、該光ファイバ束からの出射光を前記スキャナ部に入力するように構成したことを特徴とする共焦点スキャナ顕微鏡。 A light source unit that emits excitation light that excites a sample, a scanner unit that scans the sample using the excitation light, and a light detection unit that includes an imaging camera that receives fluorescence emitted from the sample and captures an image of the sample In a confocal scanner microscope,
The light source unit includes a pair of two light sources that oscillate lasers having different wavelengths. The light source unit includes a plurality of sets of the light sources, and emits each light from the plurality of sets of light sources through a wavelength selective optical fiber coupler. The optical fiber that propagates the transmitted light from the wavelength selective optical fiber coupler is bundled into an optical fiber bundle, and the emitted light from the optical fiber bundle is input to the scanner unit. Confocal scanner microscope.
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