JP2014052534A - Confocal microscope - Google Patents

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Kenji Nagai
健治 永井
Kenta Saito
健太 齊藤
Yoshiyuki Arai
由之 新井
Koji Saito
浩二 斉藤
Yosuke Nakamura
洋介 中村
Junichi Ishii
淳一 石井
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OPUTORAIN KK
Osaka University NUC
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OPUTORAIN KK
Osaka University NUC
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily and reliably perform detection of fluorescent light by a plurality of light sources with difference optical characteristics without causing cost increase of a device.SOLUTION: By positioning in an optical path B a movable optical element 4 arranged retreatable with respect to the optical path B of first excitation light such as incoherent light, an optical path A of second excitation light such as coherent light is formed, and in a state in which the movable optical element 4 retreats from the optical path B of incoherent light, the optical path A of incoherent light is formed. Accordingly, detection of fluorescent light from a sample 7 by incoherent light and detection of fluorescent light from the sample 7 by coherent light can be performed.

Description

本発明は、複数の微小開口を有する円盤型の微小開口回転盤(微小開口回転盤とは、例えばピンホールやスリットのような微細パターンが施されたディスクを示す)を回転させて試料を光走査する共焦点顕微鏡に関し、特に、光特性の異なる複数の光源を搭載した共焦点顕微鏡に関する。   In the present invention, a disk-shaped micro-aperture rotating disk having a plurality of micro-apertures (a micro-aperture rotating disk indicates a disk with a micro-pattern such as a pinhole or a slit) is used to rotate a sample. More particularly, the present invention relates to a confocal microscope equipped with a plurality of light sources having different light characteristics.

従来より、例えば、複数のピンホールの様な微小開口部が形成されたピンホール基板、例えば、ピンホール径の10倍の間隔で螺旋状に配置したニプコウディスク(Nipkow Disc)と呼ばれる円盤状の微小開口回転盤を回転させ、ピンホールを通過した光を結像する共焦点顕微鏡が知られている。   Conventionally, for example, a pinhole substrate in which minute openings such as a plurality of pinholes are formed, for example, a disk-like shape called a “Nipko Disc” spirally arranged at an interval 10 times the pinhole diameter There is known a confocal microscope that rotates a micro-aperture rotating disk and images light that has passed through a pinhole.

共焦点顕微鏡は、試料表面と共役な位置にピンホールが配置されることから共焦点効果があり、他の種類の光学顕微鏡に比べ、高解像度、高コントラストの像が得られる点に特徴を有している。   Confocal microscopes have a confocal effect because pinholes are arranged at conjugate positions with the sample surface, and are characterized by high resolution and high-contrast images compared to other types of optical microscopes. doing.

特に、光軸方向の分解能が高く、試料面の高さ方向の情報を高精度で得ることができる。また、試料表面のピンホールによる走査を、顕微鏡視野内の複数のピンホールが存在するディスクの高速回転で行っているため、人間の肉眼又は光検出素子のいずれによっても、他の種類の光学顕微鏡と同様にリアルタイムで試料表面を観察できる。   In particular, the resolution in the optical axis direction is high, and information on the height direction of the sample surface can be obtained with high accuracy. In addition, scanning with a pinhole on the sample surface is performed by high-speed rotation of a disk having a plurality of pinholes in the microscope field of view. The sample surface can be observed in real time as in

ところで、最近、1つの標本に複数の蛍光色素を標識した多重染色標本が用いられるようになっている。このような多重染色標本について、それぞれの蛍光色素に対応する蛍光を検出するには、標本からの検出光を各蛍光色素毎に複数チャンネルに分光し、これらチャンネル毎に検出光(蛍光)を取り込むようにしたものも考えられている。   Recently, multiple stained specimens in which a single specimen is labeled with a plurality of fluorescent dyes have been used. In order to detect fluorescence corresponding to each fluorescent dye for such multiple stained specimens, the detection light from the specimen is dispersed into a plurality of channels for each fluorescent dye, and the detection light (fluorescence) is captured for each channel. Something like that is also considered.

このような多重染色標本について、それぞれの蛍光色素に対応する蛍光を検出するものとして、特許文献1に示されている共焦点スキャナ顕微鏡が知られている。   A confocal scanner microscope shown in Patent Document 1 is known as one that detects fluorescence corresponding to each fluorescent dye for such multiple stained specimens.

この共焦点スキャナ顕微鏡は、たとえば図5に示すように、それぞれ波長の異なる複数の光源11a、11b、11cと、レーザ光の通過と遮断を制御するスイッチング部14と、光透過帯域の異なるフィルタ12a、12b、12cとを有する光源部10を備えている。   For example, as shown in FIG. 5, the confocal scanner microscope includes a plurality of light sources 11a, 11b, and 11c having different wavelengths, a switching unit 14 that controls passage and blocking of laser light, and a filter 12a having different light transmission bands. , 12b, 12c.

スイッチング部14を通過したレーザ光は、光ファイバ15a、15b、15cに入射し、光ファイバ束15の他端から出射して、ミラー16に入射する。ミラー16によって反射されたレーザ光は、コリメータレンズ17に入射すると、マイクロレンズアレイディスク18に入射する。   The laser light that has passed through the switching unit 14 enters the optical fibers 15 a, 15 b, and 15 c, exits from the other end of the optical fiber bundle 15, and enters the mirror 16. When the laser beam reflected by the mirror 16 enters the collimator lens 17, it enters the microlens array disk 18.

マイクロレンズアレイディスク18を通過したレーザ光は、ダイクロイックミラー19c及び微小開口回転盤19のピンホールを通過し、対物レンズ19aにより試料19bに導かれ、試料19bの蛍光色素を励起する。試料19bからの蛍光は再び対物レンズ19a、微小開口回転盤19のピンホールを通過し、ダイクロイックミラー19cで反射して光検出部20に導かれる。   The laser light that has passed through the microlens array disk 18 passes through the pinholes of the dichroic mirror 19c and the minute aperture rotating disk 19, is guided to the sample 19b by the objective lens 19a, and excites the fluorescent dye of the sample 19b. The fluorescence from the sample 19b passes through the objective lens 19a and the pinhole of the minute aperture rotating disk 19 again, is reflected by the dichroic mirror 19c, and is guided to the light detection unit 20.

光検出部20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26a、26b、26cとを備えている。ダイクロイックミラー22a、22b、22cで反射された特定の波長の蛍光は、バリアフィルタ25a、25b、25cを透過すると、レンズ24a、24b、24cにより集光されて撮像カメラ26a、26b、26cに入射する。そして、撮像カメラ26a、26b、26cにより蛍光が増幅され、電気信号に変換されて出力される。   The light detection unit 20 includes dichroic mirrors 22a, 22b, and 22c, barrier filters 25a, 25b, and 25c, lenses 24a, 24b, and 24c, and imaging cameras 26a, 26b, and 26c. Fluorescence having a specific wavelength reflected by the dichroic mirrors 22a, 22b, and 22c passes through the barrier filters 25a, 25b, and 25c, is collected by the lenses 24a, 24b, and 24c, and enters the imaging cameras 26a, 26b, and 26c. . Then, the fluorescence is amplified by the imaging cameras 26a, 26b, and 26c, converted into an electrical signal, and output.

特開2004−212434号公報JP 2004-212434 A

ところで、上述した特許文献1の共焦点スキャナ顕微鏡では、それぞれ波長の異なる複数の光源11a、11b、11cを用いることで、それぞれの蛍光色素に対応する蛍光を検出することが可能となっている。   By the way, in the confocal scanner microscope of Patent Document 1 described above, it is possible to detect fluorescence corresponding to each fluorescent dye by using a plurality of light sources 11a, 11b, and 11c having different wavelengths.

ところが、このような共焦点スキャナ顕微鏡では、コヒーレントなレーザ光により、それぞれの蛍光色素に対応する蛍光を検出することが可能となっているものの、搭載されている光学部品はコヒーレントなレーザ光に対応させている。そのため、インコヒーレントな光を発するLED等のような光源を用いることができないという問題があった。   However, in such a confocal scanner microscope, it is possible to detect the fluorescence corresponding to each fluorescent dye by the coherent laser light, but the mounted optical components are compatible with the coherent laser light. I am letting. Therefore, there is a problem that a light source such as an LED that emits incoherent light cannot be used.

ちなみに、コヒーレントな光とインコヒーレントな光は、周知の通り、時空間的な変調状態が異なるような光特性を有している。   Incidentally, as is well known, coherent light and incoherent light have optical characteristics such that their spatiotemporal modulation states are different.

なお、インコヒーレントな光源を、コヒーレントな光源と共存させるためには、それぞれの光源からの光の光路を切り替えたりする機構等を配置することが考えられるが、この場合は装置の大型化や装置のコストアップを招いてしまうことになる。   In order to make an incoherent light source coexist with a coherent light source, it may be possible to arrange a mechanism for switching the optical path of light from each light source. Will increase the cost.

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、装置のコストアップを招くことなく、光特性の異なる複数の光源により蛍光の検出を容易かつ確実に行う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。   The present invention has been made in view of such a situation, and a confocal microscope capable of easily and reliably detecting fluorescence with a plurality of light sources having different optical characteristics without increasing the cost of the apparatus. The purpose is to provide.

本発明の共焦点顕微鏡は、少なくとも、微小開口回転盤のピンホールを通過する励起光によって励起される試料からの蛍光を検出する共焦点顕微鏡であって、第1の励起光を出力する第1の光源と、第2の励起光を出力する第2の光源と、前記第1の励起光の光路に対して進退自在に配置される可動光学素子とを備え、前記可動光学素子が前記第1の励起光の光路に位置することで、前記第2の励起光の光路が形成されることを特徴とする。   A confocal microscope of the present invention is a confocal microscope that detects fluorescence from a sample excited by excitation light that passes through at least a pinhole of a micro-aperture rotating disk, and outputs first excitation light. A light source, a second light source that outputs second excitation light, and a movable optical element that is disposed so as to be movable forward and backward with respect to the optical path of the first excitation light. It is characterized in that the optical path of the second excitation light is formed by being positioned in the optical path of the second excitation light.

また、前記第1の励起光はインコヒーレントな光であり、前記第2の励起光はコヒーレントな光であることを特徴とする。   Further, the first excitation light is incoherent light, and the second excitation light is coherent light.

また、前記可動光学素子は、一端側を支点として回動自在に配置されていることを特徴とする。   Further, the movable optical element is characterized in that it is rotatably arranged with one end side as a fulcrum.

また、前記可動光学素子は、一端側を支点としてスライド自在に配置されていることを特徴とする。   The movable optical element is slidably arranged with one end side as a fulcrum.

本発明の共焦点顕微鏡では、第1の励起光の光路に対して進退自在に配置される可動光学素子が該第1の励起光の光路に位置することで、第2の励起光の光路が形成される。一方、可動光学素子が第1の励起光の光路から退避している状態では、第1の励起光の光路が形成される。   In the confocal microscope of the present invention, the movable optical element disposed so as to be movable back and forth with respect to the optical path of the first excitation light is positioned in the optical path of the first excitation light, so that the optical path of the second excitation light is It is formed. On the other hand, when the movable optical element is retracted from the optical path of the first excitation light, the optical path of the first excitation light is formed.

よって、可動光学素子の位置の切り替えにより、第1の励起光による試料からの蛍光の検出と、第2の励起光による試料からの蛍光の検出とを行うことができる。   Therefore, by switching the position of the movable optical element, it is possible to detect fluorescence from the sample by the first excitation light and detect fluorescence from the sample by the second excitation light.

また、たとえば可動光学素子の位置の切り替えを高速に行うようにすると、光特性の異なる第1の光源と第2の光源とを同時に駆動させても、第1の励起光による試料からの蛍光の検出と、第2の励起光による試料からの蛍光の検出とを同時に行うことができる。   Further, for example, when the position of the movable optical element is switched at high speed, even if the first light source and the second light source having different optical characteristics are driven at the same time, the fluorescence from the sample by the first excitation light can be changed. Detection and detection of fluorescence from the sample by the second excitation light can be performed simultaneously.

ここで、光特性が異なるとは、たとえば励起光の波長が異なることである。また、たとえばレーザ光源からのレーザ光のようなコヒーレントな光や、LED等の光源からのインコヒーレントな光のように、たとえば時空間的な変調状態が異なることである。   Here, the difference in optical characteristics means that, for example, the wavelengths of excitation light are different. Also, for example, the spatial and temporal modulation states are different, such as coherent light such as laser light from a laser light source or incoherent light from a light source such as an LED.

本発明の共焦点顕微鏡によれば、可動光学素子の位置の切り替えにより、第1の励起光による試料からの蛍光の検出と、第2の励起光による試料からの蛍光の検出とを行うことができるようにしたので、装置のコストアップを招くことなく、光特性の異なる複数の光源により蛍光の検出を容易かつ確実に行うことができる。   According to the confocal microscope of the present invention, the detection of fluorescence from the sample by the first excitation light and the detection of fluorescence from the sample by the second excitation light can be performed by switching the position of the movable optical element. Since it was made possible, the fluorescence can be detected easily and reliably by using a plurality of light sources having different light characteristics without increasing the cost of the apparatus.

本発明の共焦点顕微鏡の一実施形態を説明する図であるIt is a figure explaining one Embodiment of the confocal microscope of this invention. 図1のレーザ光源からのコヒーレント光が出力される場合を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the case where the coherent light from the laser light source of FIG. 1 is output. 図1のLED光源からのインコヒーレント光が出力される場合を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the case where the incoherent light from the LED light source of FIG. 1 is output. 図1の可動光学素子の構成を変えた場合の他の実施形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating other embodiment at the time of changing the structure of the movable optical element of FIG. 従来の共焦点スキャナ顕微鏡の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the conventional confocal scanner microscope.

以下、本発明の共焦点顕微鏡の一実施形態の詳細を、図1〜図3を参照して説明する。   Hereinafter, the details of an embodiment of the confocal microscope of the present invention will be described with reference to FIGS.

まず、図1に示すように、共焦点顕微鏡は、レーザ光源1及びLED光源2を備えている。ここで、たとえばLED光源2から後述の試料7までの一点鎖線で示す光路B上には、ダイクロイックミラー3、可動光学素子4、微小開口回転盤5、対物レンズ6が配置されている。   First, as shown in FIG. 1, the confocal microscope includes a laser light source 1 and an LED light source 2. Here, for example, a dichroic mirror 3, a movable optical element 4, a minute aperture rotating disk 5, and an objective lens 6 are arranged on an optical path B indicated by a one-dot chain line from the LED light source 2 to a sample 7 described later.

なお、レーザ光源1から後述の試料7までの二点鎖線で示す光路Aは、可動光学素子4が回動し、LED光源2から後述の試料7までの一点鎖線で示す光路B上に位置した際に形成させるようになっている。   An optical path A indicated by a two-dot chain line from the laser light source 1 to the sample 7 described later is positioned on an optical path B indicated by a one-dot chain line from the LED light source 2 to the sample 7 described later as the movable optical element 4 rotates. It is supposed to be formed when.

また、ダイクロイックミラー3で反射される後述の蛍光の点線で示す光路C上には、バリアフィルタ8、撮像カメラ9が配置されている。なお、ダイクロイックミラー3で反射される後述の蛍光については、試料7からダイクロイックミラー3に到達し、上述したようにダイクロイックミラー3で反射されるが、試料7からダイクロイックミラー3までの蛍光の光路については図示を省略している。これについては、以下に説明する図2〜図4にあっても同様である。   In addition, a barrier filter 8 and an imaging camera 9 are arranged on an optical path C indicated by a dotted line of fluorescence described later reflected by the dichroic mirror 3. Note that the fluorescence that will be described later reflected by the dichroic mirror 3 reaches the dichroic mirror 3 from the sample 7 and is reflected by the dichroic mirror 3 as described above, but the fluorescence optical path from the sample 7 to the dichroic mirror 3 Is not shown. The same applies to FIGS. 2 to 4 described below.

また、ダイクロイックミラー3については、可動光学素子4と微小開口回転盤5との間に配置されている場合として示しているが、この例に限らず、LED光源2と可動光学素子4との間に配置されていてもよい。   Further, the dichroic mirror 3 is shown as being disposed between the movable optical element 4 and the minute aperture rotating disk 5, but is not limited to this example, and between the LED light source 2 and the movable optical element 4. May be arranged.

ここで、レーザ光源1は、励起光であるコヒーレントなレーザ光(以下、コヒーレント光という)を出力するものである。LED光源2は、励起光であるインコヒーレントな光(以下、インコヒーレント光)を出力するものである。なお、コヒーレント光とインコヒーレント光は、周知の通り、時空間的な変調状態が異なるような光特性を有している。   Here, the laser light source 1 outputs coherent laser light (hereinafter referred to as coherent light) that is excitation light. The LED light source 2 outputs incoherent light (hereinafter referred to as incoherent light) that is excitation light. As is well known, coherent light and incoherent light have optical characteristics such that the spatiotemporal modulation states are different.

ここで、インコヒーレント光を出力するものとして、LED光源2を例示しているが、これに限らず、ハロゲンランプ、水銀ランプ等の他の光源を用いてもよい。   Here, although the LED light source 2 is illustrated as what outputs incoherent light, it is not restricted to this, You may use other light sources, such as a halogen lamp and a mercury lamp.

ダイクロイックミラー3は、コヒーレント光又はインコヒーレント光と、後述の試料7からの蛍光とを分離するための光学素子である。   The dichroic mirror 3 is an optical element for separating coherent light or incoherent light and fluorescence from a sample 7 described later.

可動光学素子4は、たとえばインコヒーレント光の光路B上に対して進退自在となるように配置されている。すなわち、可動光学素子4は、該可動光学素子4の下端側に設けられた回動軸4aを支点として矢印a−b方向に回動自在とされている。また、回動軸4aは、駆動機構4bによる駆動力により回動するようになっている。   The movable optical element 4 is arranged so as to be movable back and forth with respect to the optical path B of incoherent light, for example. In other words, the movable optical element 4 is rotatable in the direction of the arrow ab with the rotation shaft 4a provided on the lower end side of the movable optical element 4 as a fulcrum. The rotation shaft 4a is rotated by a driving force by the drive mechanism 4b.

なお、回動軸4aは、可動光学素子4の下端側に限らず、上端側に設けられていてもよい。また、駆動機構4bに対する動作の指示は、図示しないマイコンからの制御データにより行ってもよいし、図示しない切り替えスイッチにより手動で切り替えた際の切り替え信号により行ってもよい。ただし、可動光学素子4の光路B上に対しての進退を高速で行わせる場合は、図示しないマイコンからの制御データにより行うことが好ましい。   The rotation shaft 4a is not limited to the lower end side of the movable optical element 4, and may be provided on the upper end side. Further, the operation instruction to the drive mechanism 4b may be given by control data from a microcomputer (not shown) or may be given by a switching signal when manually switched by a changeover switch (not shown). However, when the movable optical element 4 is advanced or retracted at high speed with respect to the optical path B, it is preferable to use control data from a microcomputer (not shown).

そして、レーザ光源1からのコヒーレント光を後述の試料7側へ導く場合、可動光学素子4は矢印a方向、すなわちLED光源2の光路B上に位置する。これにより、レーザ光源1の光路Aが形成され、レーザ光源1からのコヒーレント光が試料7側へ反射される。   When the coherent light from the laser light source 1 is guided to the sample 7 described later, the movable optical element 4 is positioned in the direction of arrow a, that is, on the optical path B of the LED light source 2. Thereby, the optical path A of the laser light source 1 is formed, and the coherent light from the laser light source 1 is reflected to the sample 7 side.

一方、LED光源2からのインコヒーレント光を後述の試料7側へ導く場合、可動光学素子4は矢印b方向、すなわちLED光源2の光路B上から退避する位置に移動する。   On the other hand, when incoherent light from the LED light source 2 is guided to the later-described sample 7 side, the movable optical element 4 moves in the direction of the arrow b, that is, the position retracted from the optical path B of the LED light source 2.

なお、可動光学素子4は、LED光源2からのインコヒーレント光を後述の試料7側へ反射させるとともに、後述の試料7からの蛍光をダイクロイックミラー3に向けてそのまま通過させる性質を有している。   The movable optical element 4 has a property of reflecting incoherent light from the LED light source 2 toward the sample 7 described later and allowing fluorescence from the sample 7 described later to pass through the dichroic mirror 3 as it is. .

すなわち、可動光学素子4としては、反射特性と透過特性の両方の性質を有した光学素子であればよく、たとえば任意の割合で反射特性と透過特性の両方の性質を有したビームスプリッター、反射特性と透過特性が50:50の性質を有したハーフミラー、任意の波長を反射させ、その他の波長を透過させるか又は任意の波長を透過させ、その他の波長を反射させるダイクロイックミラーのいずれかを用いることができる。   In other words, the movable optical element 4 may be an optical element having both reflection characteristics and transmission characteristics, for example, a beam splitter having both reflection characteristics and transmission characteristics at an arbitrary ratio, and reflection characteristics. And a half mirror with a transmission characteristic of 50:50, either a dichroic mirror that reflects any wavelength or transmits any other wavelength or reflects any other wavelength is used. be able to.

また、レーザ光源1及びLED光源2の配置については、それぞれの位置を逆にすることも可能である。この場合、LED光源2からのインコヒーレント光を後述の試料7側へ導く場合、可動光学素子4は矢印a方向、すなわち上述した光路B上に位置することになる。一方、レーザ光源1からのコヒーレント光を後述の試料7側へ導く場合、可動光学素子4は矢印b方向、すなわち上述した光路B上から退避する位置に移動する。   Further, the positions of the laser light source 1 and the LED light source 2 can be reversed. In this case, when incoherent light from the LED light source 2 is guided to the sample 7 described later, the movable optical element 4 is positioned in the direction of arrow a, that is, on the optical path B described above. On the other hand, when the coherent light from the laser light source 1 is guided to the sample 7 described later, the movable optical element 4 moves in the direction of the arrow b, that is, the position retracted from the optical path B described above.

微小開口回転盤5は、螺旋状に設けられた図示しない複数のピンホールを有し、高速回転を行う。これにより、微小開口回転盤5のピンホールを通過したコヒーレント光又はインコヒーレント光による後述の試料7上でのラスタースキャンが行われる。   The minute aperture rotating disk 5 has a plurality of pinholes (not shown) provided in a spiral shape and rotates at high speed. Thereby, a raster scan on the sample 7 described later is performed by the coherent light or the incoherent light that has passed through the pinhole of the minute aperture rotating disk 5.

対物レンズ6は、微小開口回転盤5のピンホールを通過したコヒーレント光又はインコヒーレント光を試料7に集光させる。なお、試料7には、コヒーレント光又はインコヒーレント光により励起される複数の蛍光色素が標識されている。   The objective lens 6 focuses the coherent light or incoherent light that has passed through the pinhole of the minute aperture rotating disk 5 on the sample 7. The sample 7 is labeled with a plurality of fluorescent dyes excited by coherent light or incoherent light.

そして、コヒーレント光又はインコヒーレント光により励起された蛍光は、対物レンズ6、微小開口回転盤5ダイクロイックミラー3によりバリアフィルタ8及び撮像カメラ9側に反射される。   Then, the fluorescence excited by the coherent light or the incoherent light is reflected to the barrier filter 8 and the imaging camera 9 side by the objective lens 6 and the minute aperture rotating disk 5 dichroic mirror 3.

ここで、バリアフィルタ8は、画像のSN比を向上させるために設けられているものであって、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9に入射させることができる光学素子である。   Here, the barrier filter 8 is provided in order to improve the S / N ratio of the image, and can remove only wavelengths other than the target wavelength and allow only the target wavelength to enter the imaging camera 9. It is an optical element.

撮像カメラ9は、バリアフィルタ8を通過した蛍光を受光し、これによる撮像画像を電気信号に変換して出力する。なお、その電気信号は、デジタル画像データに変換され、ダイクロイックミラー3で分岐された蛍光の色と対応付けて保存される。   The imaging camera 9 receives the fluorescence that has passed through the barrier filter 8, converts a captured image thereby into an electrical signal, and outputs the electrical signal. The electrical signal is converted into digital image data and stored in association with the fluorescence color branched by the dichroic mirror 3.

次に、このような構成の共焦点顕微鏡による動作について説明する。まず、図2に示すように、レーザ光源1からの励起光であるコヒーレント光を出力する際、可動光学素子4が矢印a方向に回動し、LED光源2の光路B上に位置する。これにより、レーザ光源1の光路Aが形成される。   Next, the operation of the confocal microscope having such a configuration will be described. First, as shown in FIG. 2, when outputting coherent light that is excitation light from the laser light source 1, the movable optical element 4 rotates in the direction of arrow a and is positioned on the optical path B of the LED light source 2. Thereby, the optical path A of the laser light source 1 is formed.

このとき、レーザ光源1からのコヒーレント光は、可動光学素子4によりダイクロイックミラー3及び微小開口回転盤5側に反射し、回転している微小開口回転盤5のピンホールを通過すると、対物レンズ6により試料7上に集光される。これにより、試料7上でのラスタースキャンが行われる。   At this time, the coherent light from the laser light source 1 is reflected by the movable optical element 4 toward the dichroic mirror 3 and the minute aperture rotating disk 5 and passes through the pinhole of the rotating minute aperture rotating disk 5. Is collected on the sample 7. Thereby, a raster scan on the sample 7 is performed.

このとき、試料7上で励起された蛍光色素からの蛍光は、対物レンズ6、微小開口回転盤5ダイクロイックミラー3によりバリアフィルタ8及び撮像カメラ9側に反射される。   At this time, the fluorescence from the fluorescent dye excited on the sample 7 is reflected to the barrier filter 8 and the imaging camera 9 side by the objective lens 6 and the minute aperture rotating disk 5 dichroic mirror 3.

なお、試料7上からは、コヒーレント光の反射による反射光も、対物レンズ6及び微小開口回転盤5を通過してダイクロイックミラー3に到達する。ただし、そのダイクロイックミラー3の特性上、反射光はバリアフィルタ8及び撮像カメラ9側に反射されない。   From the sample 7, the reflected light due to the reflection of the coherent light also passes through the objective lens 6 and the minute aperture rotating disk 5 and reaches the dichroic mirror 3. However, due to the characteristics of the dichroic mirror 3, the reflected light is not reflected to the barrier filter 8 and the imaging camera 9 side.

ここで、バリアフィルタ8を通過した蛍光が撮像カメラ9に取り込まれると、撮像画像が電気信号に変換されて出力される。そして、その電気信号は、デジタル画像データに変換され、ダイクロイックミラー3で分岐された蛍光の色と対応付けて保存される。   Here, when the fluorescence that has passed through the barrier filter 8 is captured by the imaging camera 9, the captured image is converted into an electrical signal and output. Then, the electrical signal is converted into digital image data and stored in association with the fluorescence color branched by the dichroic mirror 3.

一方、図3に示すように、LED光源2からの励起光であるインコヒーレント光を出力する際、可動光学素子4が矢印b方向に回動し、LED光源2の光路B上から退避する。この場合、上述したレーザ光源1の光路Aが無くなる。   On the other hand, as shown in FIG. 3, when outputting incoherent light that is excitation light from the LED light source 2, the movable optical element 4 rotates in the direction of the arrow b and retracts from the optical path B of the LED light source 2. In this case, the optical path A of the laser light source 1 described above is eliminated.

このとき、LED光源2からのインコヒーレント光は、ダイクロイックミラー3を通過し、さらに回転している微小開口回転盤5のピンホールを通過すると、対物レンズ6により試料7上に集光される。これにより、上記同様に、試料7上でのラスタースキャンが行われる。   At this time, the incoherent light from the LED light source 2 passes through the dichroic mirror 3 and further passes through the pinhole of the rotating micro-aperture rotating disk 5 and is collected on the sample 7 by the objective lens 6. Thereby, the raster scan on the sample 7 is performed as described above.

このとき、試料7上で励起された蛍光色素からの蛍光は、上記同様に、対物レンズ6、微小開口回転盤5を通過し、ダイクロイックミラー3によりバリアフィルタ8及び撮像カメラ9側に反射される。   At this time, the fluorescence from the fluorescent dye excited on the sample 7 passes through the objective lens 6 and the minute aperture rotating disk 5 and is reflected by the dichroic mirror 3 toward the barrier filter 8 and the imaging camera 9 as described above. .

なお、試料7上からは、上記同様に、インコヒーレント光の反射による反射光も、対物レンズ6及び微小開口回転盤5を通過してダイクロイックミラー3に到達するが、そのダイクロイックミラー3の特性上、バリアフィルタ8及び撮像カメラ9側へは反射されない。   From the sample 7, similarly to the above, the reflected light due to the reflection of the incoherent light passes through the objective lens 6 and the minute aperture rotating disk 5 and reaches the dichroic mirror 3, but due to the characteristics of the dichroic mirror 3. The light is not reflected toward the barrier filter 8 and the imaging camera 9 side.

ここで、上記同様に、バリアフィルタ8を通過した蛍光が撮像カメラ9に取り込まれると、撮像画像が電気信号に変換されて出力される。そして、その電気信号は、デジタル画像データに変換され、ダイクロイックミラー3で分岐された蛍光の色と対応付けて保存される。   Here, as described above, when the fluorescence that has passed through the barrier filter 8 is captured by the imaging camera 9, the captured image is converted into an electrical signal and output. Then, the electrical signal is converted into digital image data and stored in association with the fluorescence color branched by the dichroic mirror 3.

なお、ここでは、レーザ光源1からのコヒーレント光の出力と、LED光源2からのインコヒーレント光の出力とが別々に行われる場合として説明したが、それぞれの出力が同時に行われることによりコヒーレント光及びインコヒーレント光に対応したそれぞれの蛍光を検出することも可能である。   In addition, although demonstrated here as the case where the output of the coherent light from the laser light source 1 and the output of the incoherent light from the LED light source 2 are performed separately, coherent light and It is also possible to detect each fluorescence corresponding to incoherent light.

この場合、図1に示したように、矢印a−bへの可動光学素子4の回動を高速で切り替えるようにする。これにより、たとえば可動光学素子4の切り替えタイミングに同期させて蛍光を検出するようにすると、コヒーレント光及びインコヒーレント光に対応したそれぞれの蛍光を検出することが可能となる。   In this case, as shown in FIG. 1, the rotation of the movable optical element 4 to the arrow ab is switched at high speed. Thereby, for example, if the fluorescence is detected in synchronization with the switching timing of the movable optical element 4, it is possible to detect the respective fluorescence corresponding to the coherent light and the incoherent light.

このように、本実施形態では、第1の励起光であるたとえばインコヒーレント光の光路Bに対して進退自在に配置される可動光学素子4がその光路Bに位置することで、第2の励起光である、たとえばコヒーレント光の光路Aが形成され、可動光学素子4がインコヒーレント光の光路Bから退避している状態では、インコヒーレント光の光路Aが形成されるようにした。   As described above, in the present embodiment, the movable optical element 4 that is disposed so as to be able to advance and retreat with respect to the optical path B of the first excitation light, for example, incoherent light, is positioned in the optical path B. For example, in the state where an optical path A of coherent light, which is light, is formed and the movable optical element 4 is retracted from the optical path B of incoherent light, the optical path A of incoherent light is formed.

これにより、可動光学素子4の位置の切り替えにより、インコヒーレント光による試料7からの蛍光の検出と、コヒーレント光による試料7からの蛍光の検出とを行うことができる。   Thus, by switching the position of the movable optical element 4, it is possible to detect fluorescence from the sample 7 using incoherent light and to detect fluorescence from the sample 7 using coherent light.

また、たとえば可動光学素子4の位置の切り替えを高速に行うようにすると、第1の光源である、たとえばLED光源2と第2の光源であるたとえばレーザ光源1とを同時に駆動させても、インコヒーレント光による試料7からの蛍光の検出と、コヒーレント光による試料7からの蛍光の検出とを同時に行うことができる。   For example, when the position of the movable optical element 4 is switched at high speed, the first light source, for example, the LED light source 2 and the second light source, for example, the laser light source 1 can be driven simultaneously. Detection of fluorescence from the sample 7 by coherent light and detection of fluorescence from the sample 7 by coherent light can be performed simultaneously.

ここで、光特性が異なるとは、たとえば励起光の波長が異なることである。また、たとえばレーザ光源からのレーザ光のようなコヒーレントな光や、LED等の光源からのインコヒーレントな光のように、たとえば時空間的な変調状態が異なることである。   Here, the difference in optical characteristics means that, for example, the wavelengths of excitation light are different. Also, for example, the spatial and temporal modulation states are different, such as coherent light such as laser light from a laser light source or incoherent light from a light source such as an LED.

なお、本実施形態では、可動光学素子4を矢印a−bへ回動させることで、たとえばインコヒーレント光の光路B上に対して進退自在となるようにした場合として説明したが、この例に限らず、可動光学素子4の進退動作を変えることも可能である。   In the present embodiment, the movable optical element 4 is rotated in the direction of the arrow ab so that the movable optical element 4 can move forward and backward with respect to the optical path B of the incoherent light, for example. Not limited to this, the advance / retreat operation of the movable optical element 4 can be changed.

この場合、たとえば図4に示すように、可動光学素子4の下端側に可動軸4dを設け、該可動軸4dを矢印a−bへスライド自在に配置する。そして、駆動機構4cの駆動力により、可動軸4dを支点として、可動光学素子4を矢印a−bへスライドさせるようにする。これにより、可動光学素子4を、たとえばインコヒーレント光の光路B上に対して進退自在となるようにすることができる。   In this case, for example, as shown in FIG. 4, a movable shaft 4d is provided on the lower end side of the movable optical element 4, and the movable shaft 4d is slidably arranged in the direction of arrows ab. Then, the movable optical element 4 is slid to the arrows ab with the movable shaft 4d as a fulcrum by the driving force of the drive mechanism 4c. Thereby, the movable optical element 4 can be made to advance and retreat with respect to the optical path B of incoherent light, for example.

また、本実施形態では、レーザ光源1及びLED光源2をそれぞれ1個として説明したが、この例に限らず、レーザ光源1及びLED光源2をそれぞれ複数としてもよい。この場合、それぞれのレーザ光源1及びLED光源2を上述した光路A、Bに位置するように切り替えるようにすればよい。   In the present embodiment, the laser light source 1 and the LED light source 2 are described as one, but the present invention is not limited to this example, and a plurality of laser light sources 1 and LED light sources 2 may be provided. In this case, the laser light source 1 and the LED light source 2 may be switched so as to be positioned in the optical paths A and B described above.

また、本実施形態では、微小開口回転盤5に近接させ、図5に示したマイクロレンズアレイディスク18を配置することも可能である。この場合は、上述した可動光学素子4を、微小開口回転盤5と図5に示したマイクロレンズアレイディスク18との間に配置すればよい。   In the present embodiment, the microlens array disk 18 shown in FIG. 5 can be arranged close to the minute aperture rotating disk 5. In this case, the movable optical element 4 described above may be disposed between the minute aperture rotating disk 5 and the microlens array disk 18 shown in FIG.

1 レーザ光源
2 LED光源
3 ダイクロイックミラー
4 可動光学素子
4a 回動軸
4b、4c 駆動機構
4d 可動軸
5 微小開口回転盤
6 対物レンズ
7 試料
8 バリアフィルタ
9 撮像カメラ
A〜C 光路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser light source 2 LED light source 3 Dichroic mirror 4 Movable optical element 4a Rotating shaft 4b, 4c Drive mechanism 4d Movable shaft 5 Micro aperture turntable 6 Objective lens 7 Sample 8 Barrier filter 9 Imaging camera A-C Optical path

Claims (4)

少なくとも、微小開口回転盤の微小開口部を通過する励起光によって励起される試料からの蛍光を検出する共焦点顕微鏡であって、第1の励起光を出力する第1の光源と、第2の励起光を出力する第2の光源と、前記第1の励起光の光路に対して進退自在に配置される可動光学素子とを備え、前記可動光学素子が前記第1の励起光の光路に位置することで、前記第2の励起光の光路が形成されることを特徴とする共焦点顕微鏡。   A confocal microscope for detecting fluorescence from a sample excited by excitation light passing through at least a minute aperture of a minute aperture rotating disk, the first light source outputting the first excitation light, and the second A second light source that outputs excitation light; and a movable optical element that is disposed so as to be movable back and forth with respect to the optical path of the first excitation light. The movable optical element is positioned in the optical path of the first excitation light. By doing so, an optical path of the second excitation light is formed. 前記第1の励起光はインコヒーレントな光であり、前記第2の励起光はコヒーレントな光であることを特徴とする請求項1に記載の共焦点顕微鏡。   The confocal microscope according to claim 1, wherein the first excitation light is incoherent light, and the second excitation light is coherent light. 前記可動光学素子は、一端側を支点として回動自在に配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の共焦点顕微鏡。   The confocal microscope according to claim 1, wherein the movable optical element is rotatably arranged with one end side as a fulcrum. 前記可動光学素子は、一端側を支点としてスライド自在に配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の共焦点顕微鏡。   The confocal microscope according to claim 1, wherein the movable optical element is slidably arranged with one end side as a fulcrum.
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