JP2010139675A - Fluorescence microscope - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、観察物内部の蛍光物質に励起光を照射して励起させ、蛍光物質で発生する蛍光を観察する蛍光顕微鏡に関し、詳しくは、構造が簡単であると共に、観察物表面近傍で発生する蛍光や励起光の表面反射の影響を軽減して観察物の深部の観察を容易にしようとする蛍光顕微鏡に係るものである。 The present invention relates to a fluorescence microscope for observing fluorescence generated in a fluorescent material by irradiating the fluorescent material inside the observed material with excitation light, and more specifically, having a simple structure and occurring near the surface of the observed material. The present invention relates to a fluorescence microscope that reduces the influence of fluorescence and surface reflection of excitation light to facilitate observation of the deep part of an observation object.
従来の蛍光顕微鏡は、光源からの光を対物レンズを介して観察物上に導き、観察物内部の蛍光物質が励起されて発生する蛍光を上記対物レンズを介してCCDカメラに導いて観察可能にし、CCDカメラでの測光及び撮像のタイミングに合わせて制御手段により光源の点灯及び消灯を制御するものとなっていた(例えば、特許文献1参照)。 A conventional fluorescence microscope guides light from a light source onto an observation object through an objective lens, and guides fluorescence generated by excitation of a fluorescent substance inside the observation object to the CCD camera through the objective lens so that observation is possible. The light source is turned on and off by the control means in accordance with the timing of photometry and imaging by the CCD camera (see, for example, Patent Document 1).
また、他の蛍光顕微鏡は、多光子励起走査型レーザ顕微鏡であり、パルスレーザ光を出射する光源装置と、光源装置から発せられたパルスレーザ光を標本に照射し、標本において発せられた蛍光を観察する観察装置本体と、標本における観察面の深さに応じて、標本に照射するパルスレーザ光の光量を調節する制御装置とを具備するものとなっている(例えば、特許文献2参照)。
しかし、このような従来の蛍光顕微鏡において、上記特許文献1に記載の蛍光顕微鏡は、同一の対物レンズを介して光源からの光を観察物上に導くと共に、観察物内部で発生する蛍光をCCDカメラに導くようにしているため、観察物表面近傍で発生する蛍光や光源光の観察物表面における反射の影響を排除することができなかった。したがって、これら観察物表面近傍で発生する蛍光や光源光の表面反射光がノイズとなってS/Nを劣化させ、観察対象物の深部で発生する微弱な蛍光を容易に検出することができない場合があった。 However, in such a conventional fluorescence microscope, the fluorescence microscope described in Patent Document 1 guides the light from the light source onto the observation object through the same objective lens, and converts the fluorescence generated inside the observation object to the CCD. Since the light is guided to the camera, it is impossible to eliminate the influence of the fluorescence generated near the surface of the observation object and the reflection of the light source light on the observation object surface. Therefore, when the fluorescent light generated near the surface of the observation object or the surface reflected light of the light source light becomes noise and deteriorates the S / N, it is not possible to easily detect the weak fluorescence generated in the deep part of the observation object. was there.
また、上記特許文献2に記載の多光子励起走査型レーザ顕微鏡は、焦点でのみ蛍光物質を励起することができるため観察物の深部の観察が可能であるが、装置の構造が複雑で大型化することから高価になること、顕微鏡の光軸調整に多大な時間を必要とすること等の問題がある。 In addition, the multiphoton excitation scanning laser microscope described in Patent Document 2 can excite a fluorescent material only at the focal point, so that it is possible to observe a deep portion of an observation object. However, the structure of the apparatus is complicated and the size is increased. Therefore, there are problems such as being expensive and requiring a lot of time to adjust the optical axis of the microscope.
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、構造が簡単であると共に、観察物表面近傍で発生する蛍光や励起光の表面反射の影響を軽減して観察物の深部の観察を容易にしようとする蛍光顕微鏡を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention addresses such problems, has a simple structure, and reduces the influence of surface reflection of fluorescence and excitation light generated near the surface of the object, making it easy to observe the deep part of the object. An object is to provide a fluorescent microscope to be manufactured.
上記目的を達成するために、本発明による蛍光顕微鏡は、観察物内部の蛍光物質に励起光を照射して励起させ、蛍光物質で発生する蛍光を観察する蛍光顕微鏡であって、前記励起光を発生して前記観察物に照射する励起照明装置と、前記励起光によって励起されて前記観察物内部で発生する蛍光にて、前記励起照明装置の光軸方向と異なる方向に放射された蛍光を観察する観察装置と、を備えたものである。 In order to achieve the above object, a fluorescence microscope according to the present invention is a fluorescence microscope that observes fluorescence generated in a fluorescent substance by irradiating the fluorescent substance in an observation object with excitation light and exciting the excitation substance. Observation of fluorescence emitted in a direction different from the optical axis direction of the excitation illumination device by the excitation illumination device generated and irradiated on the observation object and the fluorescence generated inside the observation object by being excited by the excitation light An observation device.
このような構成により、励起照明装置で励起光を発生して観察物に照射し、該励起光によって観察物内部の蛍光物質が励起されて発生する蛍光にて、励起照明装置の光軸方向と異なる方向に放射された蛍光を観察装置で観察する。 With such a configuration, the excitation illumination device generates excitation light and irradiates the observation object, and the fluorescence generated by the excitation light exciting the fluorescent substance inside the observation object Fluorescence emitted in different directions is observed with an observation device.
また、前記励起照明装置は、励起光をシート状に整形して前記観察物に照射するものである。これにより、励起照明装置で励起光をシート状に整形して観察物に照射する。 Further, the excitation illumination device shapes the excitation light into a sheet shape and irradiates the observation object. Thereby, the excitation light is shaped into a sheet shape by the excitation illumination device and irradiated to the observation object.
さらに、前記観察物は、前記励起照明装置及び観察装置に対して相対的に前記シート状の励起光の法線方向に移動可能にされたものである。これにより、観察物を励起照明装置及び観察装置に対して相対的にシート状の励起光の法線方向に移動する。 Further, the observation object is movable in the normal direction of the sheet-like excitation light relative to the excitation illumination device and the observation device. Accordingly, the observation object is moved in the normal direction of the sheet-like excitation light relative to the excitation illumination device and the observation device.
そして、前記シート状の励起光の法線方向に放射された蛍光を観察可能に前記観察装置を設けたものである。これにより、観察装置でシート状の励起光の法線方向に放射された蛍光を観察する。 And the said observation apparatus is provided so that the fluorescence radiated | emitted in the normal line direction of the said sheet-like excitation light can be observed. Thereby, the fluorescence emitted in the normal direction of the sheet-like excitation light is observed by the observation apparatus.
請求項1に係る発明によれば、観察物内部で発生する蛍光にて、励起照明装置の光軸方向と異なる方向に放射された蛍光を観察するようにしているので、観察物表面近傍で発生する蛍光と観察物深部に存在する観察対象の蛍光物質から発生する蛍光とを互いに異なる位置に観察することができる。したがって、従来技術における観察対象の蛍光物質から発生する蛍光が観察物表面近傍で発生する蛍光や励起光の表面反射光と重なって観察しがたいという問題を解消することができ、観察物の深部まで容易に観察することができる。また、観察物内部で発生する蛍光にて励起照明装置の光軸方向と異なる方向に放射された蛍光を観察するように観察装置を配置しただけであるので、構造が簡単であり、従来の励起照明装置及び観察装置を利用して構成することができる。したがって、装置を安価に製造することができる。 According to the first aspect of the present invention, since the fluorescence emitted inside the observation object is observed in the direction different from the optical axis direction of the excitation illumination device, it is generated near the surface of the observation object. The fluorescence generated from the fluorescent substance to be observed existing in the deep part of the observation object can be observed at different positions. Therefore, it is possible to solve the problem that the fluorescence generated from the fluorescent material to be observed in the prior art overlaps with the fluorescence generated in the vicinity of the surface of the observation object or the surface reflected light of the excitation light and is difficult to observe. Can be easily observed. In addition, since the observation device is simply arranged to observe the fluorescence emitted inside the observation object in the direction different from the optical axis direction of the excitation illumination device, the structure is simple and the conventional excitation is performed. An illumination device and an observation device can be used. Therefore, the device can be manufactured at low cost.
また、請求項2に係る発明によれば、シート状の励起光と同一平面内の蛍光物質の断層像を観察することができる。この場合、励起光を走査して二次元像を得る必要がないので、励起光の照射から断層像の表示までの時間を短縮することができる。 Moreover, according to the invention which concerns on Claim 2, the tomographic image of the fluorescent substance in the same plane as sheet-like excitation light can be observed. In this case, since it is not necessary to scan the excitation light to obtain a two-dimensional image, the time from irradiation of the excitation light to the display of the tomographic image can be shortened.
さらに、請求項3に係る発明によれば、シート状の励起光の法線に略直交する蛍光物質の複数の断層像を観察することができる。したがって、これら複数の断層像に基づいて蛍光物質の三次元像を観察することができる。
Furthermore, according to the invention which concerns on
そして、請求項4に係る発明によれば、シート状の励起光の法線方向に放射された蛍光を観察するようにしているので、観察対象の蛍光物質から発生する蛍光と観察物表面近傍で発生する蛍光とを明確に分離して観察することができる。したがって、観察対象の蛍光物質から発生する蛍光をより容易に観察することができる。 According to the invention of claim 4, since the fluorescence emitted in the normal direction of the sheet-like excitation light is observed, the fluorescence generated from the fluorescent material to be observed and the vicinity of the surface of the observation object are observed. The generated fluorescence can be clearly separated and observed. Therefore, the fluorescence generated from the fluorescent substance to be observed can be observed more easily.
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明による蛍光顕微鏡の実施形態の概略構成を示す正面図である。この蛍光顕微鏡は、観察物内部の蛍光物質に励起光を照射して励起させ、蛍光物質で発生する蛍光を観察するもので、励起照明装置1と、観察装置2とを備えて構成されている。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a front view showing a schematic configuration of an embodiment of a fluorescence microscope according to the present invention. This fluorescence microscope is for irradiating excitation light to an inside of an observation object by exciting it and observing fluorescence generated in the fluorescent material, and is configured to include an excitation illumination device 1 and an observation device 2. .
上記励起照明装置1は、励起光を発生して観察物3に照射するものであり、レーザ光源4と、ビーム整形手段5とを備えている。ここで、レーザ光源4は、所定波長の励起光としてのレーザ光L1を放射するものである。また、ビーム整形手段5は、レーザ光源4から放射された断面円形状のレーザ光L1を厚みの薄いシート状のレーザ光L1に整形して射出するもので、凸状シリンドリカルレンズ6と凹状シリンドリカルレンズ7とを組み合わせて構成されている。
The excitation illumination device 1 generates excitation light and irradiates the
観察位置において、上記励起照明装置1の光軸と光軸を略直交させて観察装置2が設けられている。この観察装置2は、レーザ光L1の照射によって観察物3内部で観察対象の蛍光物質8が励起されて発生するレーザ光L1の波長と異なる波長の蛍光L2にて、シート状のレーザ光L1の法線方向に放射される蛍光L2を観察するものであり、光軸上に観察物3側から対物レンズ9と結像レンズ10とをこの順に備えて、励起照明装置1のシート状のレーザ光L1に照射された蛍光物質8の断層像を観察カメラ11の二次元撮像面に結像するようになっている。また、観察カメラ11の前面には、レーザ光L1の透過を遮断し、蛍光物質8で発生する蛍光L2を選択的に透過させるバンドパスフィルター12が設けられている。なお、本実施形態においては、対物レンズ9は、その焦点Fが励起照明装置1のシート状のレーザ光L1と略同一平面内に位置するように設けられている。
At the observation position, the observation device 2 is provided with the optical axis of the excitation illumination device 1 and the optical axis substantially orthogonal to each other. The observation apparatus 2 is configured to emit the sheet-like laser light L1 with the fluorescence L2 having a wavelength different from the wavelength of the laser light L1 generated when the
次に、このように構成された蛍光顕微鏡の動作について説明する。
レーザ光源4から放射されたレーザ光L1は、図2(a)に示すように、正面視にて、凸状シリンドリカルレンズ6と凹状シリンドリカルレンズ7との組み合わせから成るビーム整形手段5の集光点に集光し、厚みが薄くされる。一方、同図(b)に示すように、平面視においては、レーザ光源4から放射されたレーザ光L1は、ビーム整形手段5をそのまま通過する。したがって、レーザ光源4から放射された断面円形状のレーザ光L1は、ビーム整形手段5により厚みの薄いシート状に整形されることになる。
Next, the operation of the thus configured fluorescence microscope will be described.
As shown in FIG. 2A, the laser light L1 emitted from the laser light source 4 is a condensing point of the beam shaping means 5 composed of a combination of a convex
シート状に整形されたレーザ光L1は、励起照明装置1を射出して観察物3に照射する。さらに、レーザ光L1は、観察物3内部に侵入し、シート状レーザ光L1と略同一平面内に存在する蛍光物質8を励起させて蛍光L2を発生させる。
The laser light L1 shaped into a sheet is emitted from the excitation illumination device 1 and irradiates the
一方、蛍光物質8がシート状レーザ光L1に照射されて発生した蛍光L2は、シート状レーザ光L1の法線方向に設けられた観察装置2の対物レンズ9内に取り込まれる。このとき、対物レンズ9は、その焦点Fがシート状レーザ光L1と略同一平面内に位置するように設けられているので、対物レンズ9に取り込まれた蛍光L2は、平行光となって観察カメラ11側に進行する。そして、結像レンズ10により、観察カメラ11の撮像面上に集光される。これにより、シート状レーザ光L1と略同一平面内の蛍光物質8の断層像が観察カメラ11によって撮像されることになる。
On the other hand, the fluorescence L2 generated by irradiating the
この場合、図3に示すように、観察カメラ11の視野A内には、観察対象の蛍光物質8が発生する蛍光L2以外に、該蛍光物質8の側方にて観察物3の表面近傍に存在する蛍光性物質13が発生する蛍光L2も同時に観察されることがある。しかしながら、観察対象の蛍光物質8から発生する蛍光L2も蛍光性物質13から発生する蛍光L2も同一平面内の互いに異なる位置に観察されるため、観察対象の蛍光物質8から発生する蛍光L2が蛍光性物質13から発生する蛍光L2の影響を受けて観察が困難となることはない。したがって、観察カメラ11に接続された図示省略のモニター画面上で、観察対象の蛍光物質8に注目して観察することができ、観察物3の深部に存在する蛍光物質8の断層像を容易に観察することができる。
In this case, as shown in FIG. 3, in the field of view A of the observation camera 11, in addition to the fluorescence L <b> 2 generated by the
このように、本発明の蛍光顕微鏡によれば、従来、観察物3の表面から50μm程度の深さまでしか観察できなかったものが、約400μm以上の深部まで鮮明に観察することができる。
As described above, according to the fluorescence microscope of the present invention, what can conventionally be observed only from the surface of the
ここで、図1において矢印で示すように、観察物3を励起照明装置1及び観察装置2に対して相対的にシート状のレーザ光L1の法線方向、即ち観察装置2の光軸方向に移動させれば、観察装置2の光軸に略直交する蛍光物質8の複数の断層像を観察することができる。したがって、これら複数の断層像に基づいて蛍光物質8の三次元像を観察することが可能となる。
Here, as shown by an arrow in FIG. 1, the
なお、上記実施形態においては、シート状のレーザ光L1を観察物3に照射する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、レーザ光L1を観察物3内の蛍光物質8に集光させてもよい。このとき、レーザ光L1の集光点と観察装置2の対物レンズ9の焦点Fとが合致するように観察装置2を設けるとよい。この場合、観察物3を励起照明装置1及び観察装置2に対して相対的に直交三軸方向に移動させると、蛍光物質8の三次元像を観察することができる。
In the above-described embodiment, the case where the
また、上記実施形態においては、観察装置2がシート状のレーザ光L1の法線方向に放射された蛍光L2を観察するように配置された場合について説明したが、本発明はこれに限られず、レーザ光L1によって励起されて観察物3内部で発生する蛍光L2にて、励起照明装置1の光軸方向と異なる方向に放射される蛍光L2が観察可能であれば如何なる位置に配置されてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the case where the observation apparatus 2 was arrange | positioned so that the fluorescence L2 radiated | emitted in the normal line direction of the sheet-like laser beam L1 was demonstrated, this invention is not limited to this, The fluorescence L2 that is excited by the laser light L1 and is generated inside the
そして、上記実施形態においては、レーザ光源4を使用する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、LED等の他の光源を使用してもよい。 In the above embodiment, the case where the laser light source 4 is used has been described. However, the present invention is not limited to this, and other light sources such as LEDs may be used.
1…励起照明装置
2…観察装置
3…観察物
5…ビーム整形手段
8…観察対象の蛍光物質
L1…レーザ光(励起光)
L2…蛍光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Excitation illumination apparatus 2 ...
L2 ... Fluorescence
Claims (4)
前記励起光を発生して前記観察物に照射する励起照明装置と、
前記励起光によって励起されて前記観察物内部で発生する蛍光にて、前記励起照明装置の光軸方向と異なる方向に放射された蛍光を観察する観察装置と、
を備えたことを特徴とする蛍光顕微鏡。 A fluorescence microscope for irradiating excitation light to the fluorescent substance inside the observation object and exciting it, and observing the fluorescence generated in the fluorescent substance,
An excitation illumination device that generates the excitation light and irradiates the observation object;
An observation device for observing fluorescence emitted in a direction different from the optical axis direction of the excitation illumination device with fluorescence generated inside the observation object by being excited by the excitation light;
A fluorescence microscope comprising:
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