JP3217107B2 - 蛍光断層像測定装置 - Google Patents
蛍光断層像測定装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は蛍光断層像測定装置に関
するものである。
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、生体試料等の蛍光表面像を観測す
る装置が開発されている。図１４はレーザ励起による試
料表面の反射蛍光像を観測する装置の構成を示す図であ
る。ラットあるいはスナネズミの頭部に小さな穴を開け
て（径１．５ｃｍ）大脳皮質を露出させた試料１０に対
し、アルゴンレーザ１から発したレーザビームをフィル
タ２、レンズ３、アパーチャ４を通してビーム径を２０
μｍ程度に絞り、スキャンドライバ５で駆動されるＸス
キャンミラー６、Ｙスキャンミラー７によってＸ軸を１
００Ｈｚ，Ｙ軸を１Ｈｚで脳表面の１ｃｍ2 の領域を走
査して脳組織中のＮＡＤＨを励起する。脳表面からの反
射光および蛍光をレンズ１１あるいはライトガイドで受
け、励起光カットフィルターを介してフォトマル１２に
導く。この時一部の光をハーフミラーを介してフォトマ
ル１３で受けて差動アンプ１４で両者の出力差を求め、
レーザの出力変動や脳組織の反射、および血液量の変動
等の影響を最小にする補正を行う。検出出力はスキャン
ドライバ５の走査に同期してアナライザ１５でサンプリ
ングし、データ処理してヒストグラムディスプレイ１６
に表示し、また同様に検出信号はモニタ１７に表示し、
蛍光表面像を観測する。また、ＨｅーＣｄレーザで４５
０ｎｍ付近で励起し、５８０ｎｍの発光を検出すること
により細胞内のフラビン蛋白の分布も知ることができ
る。
る装置が開発されている。図１４はレーザ励起による試
料表面の反射蛍光像を観測する装置の構成を示す図であ
る。ラットあるいはスナネズミの頭部に小さな穴を開け
て（径１．５ｃｍ）大脳皮質を露出させた試料１０に対
し、アルゴンレーザ１から発したレーザビームをフィル
タ２、レンズ３、アパーチャ４を通してビーム径を２０
μｍ程度に絞り、スキャンドライバ５で駆動されるＸス
キャンミラー６、Ｙスキャンミラー７によってＸ軸を１
００Ｈｚ，Ｙ軸を１Ｈｚで脳表面の１ｃｍ2 の領域を走
査して脳組織中のＮＡＤＨを励起する。脳表面からの反
射光および蛍光をレンズ１１あるいはライトガイドで受
け、励起光カットフィルターを介してフォトマル１２に
導く。この時一部の光をハーフミラーを介してフォトマ
ル１３で受けて差動アンプ１４で両者の出力差を求め、
レーザの出力変動や脳組織の反射、および血液量の変動
等の影響を最小にする補正を行う。検出出力はスキャン
ドライバ５の走査に同期してアナライザ１５でサンプリ
ングし、データ処理してヒストグラムディスプレイ１６
に表示し、また同様に検出信号はモニタ１７に表示し、
蛍光表面像を観測する。また、ＨｅーＣｄレーザで４５
０ｎｍ付近で励起し、５８０ｎｍの発光を検出すること
により細胞内のフラビン蛋白の分布も知ることができ
る。
【０００３】図１４に示した観測装置は試料表面の蛍光
像を観測するものであるが、試料の深さ方向の蛍光像を
観測するものとして図１５に示すような装置が提案され
ている。図１５は共焦点方式によるレーザ励起反射蛍光
像観測装置の構成を示す図である。レーザ２０からのビ
ームをピンホール２１で絞り、これをレンズ２２で拡大
平行ビームとし、フィルタ２３、ハーフミラー２４を介
し、スキャニングユニット２５で走査しながらスキャニ
ングビーム２６を対物レンズ２７の焦点に光を集めて試
料２８に照射する。試料の照明スポットからの蛍光はハ
ーフミラー２４、フィルタ２９を通してレンズ３０の後
側焦点面に置かれたピンホール２９を通過したものだけ
を検出器３０で検出し、検出結果はコンピュータ３１で
処理されてＣＲＴディスプレイ３２に表示される。な
お、励起レーザ光はフィルタ３０でカットされる。試料
の照明スポットとピンホールとは共役関係にあり、予め
コンピュータに入力しておいた焦点深度平面のみを一点
一点スキャンするため、サンプルが一様に励起光をあび
ることはなく、焦点外の信号は完全に排除されて検出さ
れる。従って、手を加えていない組織、生体組織片等の
厚みのあるサンプルも光学的にスライスでき、しかも内
部構造の画質を落とすことはほとんどない。
像を観測するものであるが、試料の深さ方向の蛍光像を
観測するものとして図１５に示すような装置が提案され
ている。図１５は共焦点方式によるレーザ励起反射蛍光
像観測装置の構成を示す図である。レーザ２０からのビ
ームをピンホール２１で絞り、これをレンズ２２で拡大
平行ビームとし、フィルタ２３、ハーフミラー２４を介
し、スキャニングユニット２５で走査しながらスキャニ
ングビーム２６を対物レンズ２７の焦点に光を集めて試
料２８に照射する。試料の照明スポットからの蛍光はハ
ーフミラー２４、フィルタ２９を通してレンズ３０の後
側焦点面に置かれたピンホール２９を通過したものだけ
を検出器３０で検出し、検出結果はコンピュータ３１で
処理されてＣＲＴディスプレイ３２に表示される。な
お、励起レーザ光はフィルタ３０でカットされる。試料
の照明スポットとピンホールとは共役関係にあり、予め
コンピュータに入力しておいた焦点深度平面のみを一点
一点スキャンするため、サンプルが一様に励起光をあび
ることはなく、焦点外の信号は完全に排除されて検出さ
れる。従って、手を加えていない組織、生体組織片等の
厚みのあるサンプルも光学的にスライスでき、しかも内
部構造の画質を落とすことはほとんどない。
【０００４】図１６は共焦点方式によるレーザ励起透過
蛍光像観測装置の構成を示す図である。励起用レーザ４
０からのレーザビームを集光レンズ４１で焦点に集光し
て試料内の所定深さの一点を照射し、照射スポットを前
側焦点面とする結像レンズ４４で検出する。励起光はフ
ィルタ４３でカットすることにより、例えば試料内の所
定深さの文字「Ａ」を観察面４５で観察することがで
き、レンズ４１と４４を連動してｘ，ｙ，ｚ方向に走査
することにより試料４２の透過蛍光像を観測することが
できる。
蛍光像観測装置の構成を示す図である。励起用レーザ４
０からのレーザビームを集光レンズ４１で焦点に集光し
て試料内の所定深さの一点を照射し、照射スポットを前
側焦点面とする結像レンズ４４で検出する。励起光はフ
ィルタ４３でカットすることにより、例えば試料内の所
定深さの文字「Ａ」を観察面４５で観察することがで
き、レンズ４１と４４を連動してｘ，ｙ，ｚ方向に走査
することにより試料４２の透過蛍光像を観測することが
できる。
【０００５】図１７は高指向性受光系を使用したレーザ
励起透過蛍光像観測装置を示す図である。この観測装置
は、本発明者は特願平２ー１９８７５９として既に提案
したものであり、レーザ５０により試料５２を所定の領
域にわたって照射し励起する。所定の領域の照射は、例
えばレーザビーム５１を走査することにより行う。レー
ザ励起された試料５２の蛍光は、入射光カットフィルタ
５４を介して高指向性光学系５５で受光され、受光され
た蛍光像は二次元検出器５６で検出され、試料５２の蛍
光像分布５３の透過像が検出される。
励起透過蛍光像観測装置を示す図である。この観測装置
は、本発明者は特願平２ー１９８７５９として既に提案
したものであり、レーザ５０により試料５２を所定の領
域にわたって照射し励起する。所定の領域の照射は、例
えばレーザビーム５１を走査することにより行う。レー
ザ励起された試料５２の蛍光は、入射光カットフィルタ
５４を介して高指向性光学系５５で受光され、受光され
た蛍光像は二次元検出器５６で検出され、試料５２の蛍
光像分布５３の透過像が検出される。
【０００６】ここで高指向性光学系について説明する。
本発明者は、特願平１−６２８９８号及び特願平１−２
５００３４号等において、散乱光に混入している平面波
を分離して取り出し、観察するには、平面波のフランフ
ォーファ回折像（エアリーディスク）の０次スペクトル
（エアリーディスクの第１暗輪内の部分が対応する。）
のみを観察するようにすればよく、このようにすること
によって散乱成分を殆ど除くことができることを示し
た。そして、このような観察を実現する高指向性素子と
して、図１８のように相互に離れた２つのピンホールＰ
1 、Ｐ2 からなる光学系を提案した。この光学系は、ピ
ンホールＰ2 を通して０次光を検出器５５ａで検出する
ものである。
本発明者は、特願平１−６２８９８号及び特願平１−２
５００３４号等において、散乱光に混入している平面波
を分離して取り出し、観察するには、平面波のフランフ
ォーファ回折像（エアリーディスク）の０次スペクトル
（エアリーディスクの第１暗輪内の部分が対応する。）
のみを観察するようにすればよく、このようにすること
によって散乱成分を殆ど除くことができることを示し
た。そして、このような観察を実現する高指向性素子と
して、図１８のように相互に離れた２つのピンホールＰ
1 、Ｐ2 からなる光学系を提案した。この光学系は、ピ
ンホールＰ2 を通して０次光を検出器５５ａで検出する
ものである。
【０００７】また、図１９に示すように、直線状の細長
い中空のガラス繊維５５ｂからなっており、その内壁面
には光吸収材、例えばカーボン等の吸収材が塗布されて
いる高指向性光学素子を提案した。このような光学素子
においては、適宜測定対象に応じて開口径と長さを設定
し、光学素子を入射開口径に比して充分長くすれば、高
指向性光学素子に入射した光のうち、光軸に平行な平面
波のみが出射面から取り出せることになる。しかも、こ
のような高指向性光学素子を複数束ねて多光束高指向性
光学系を構成することにより、２次元的に強度分布を有
する平面波のみを取り出せることも提案した。
い中空のガラス繊維５５ｂからなっており、その内壁面
には光吸収材、例えばカーボン等の吸収材が塗布されて
いる高指向性光学素子を提案した。このような光学素子
においては、適宜測定対象に応じて開口径と長さを設定
し、光学素子を入射開口径に比して充分長くすれば、高
指向性光学素子に入射した光のうち、光軸に平行な平面
波のみが出射面から取り出せることになる。しかも、こ
のような高指向性光学素子を複数束ねて多光束高指向性
光学系を構成することにより、２次元的に強度分布を有
する平面波のみを取り出せることも提案した。
【０００８】ところで、図１８や図１９に示したような
高指向性光学素子においては、フランフォーファ回折像
を観察できる距離においては、フランフォーファ回折の
０次の回折像（エアリーディスクの第１暗輪）は、入射
側の開口直径より大きくなり、入射側の開口直径と同じ
大きさの取り出し開口を用いた場合、０次の回折像の一
部しか取り出せず、しかも、観測点を離すほど上記第１
暗輪は大きくなり、取り出し開口より取り出されるエネ
ルギーは小さくなることが分かった。
高指向性光学素子においては、フランフォーファ回折像
を観察できる距離においては、フランフォーファ回折の
０次の回折像（エアリーディスクの第１暗輪）は、入射
側の開口直径より大きくなり、入射側の開口直径と同じ
大きさの取り出し開口を用いた場合、０次の回折像の一
部しか取り出せず、しかも、観測点を離すほど上記第１
暗輪は大きくなり、取り出し開口より取り出されるエネ
ルギーは小さくなることが分かった。
【０００９】そこで、図２０に示すように、入口開口Ｐ
1 による回折波を凸レンズＬに入射させ、その焦点面上
に回折像の第１暗輪に略等しい径を有するピンホールＰ
2 を配置して、０次の回折像の大部分を取り出すように
することにより、より明るい高指向性光学素子を構成で
きることが分かった。この素子は、ピンホールＰ2 の径
を入口開口の径以下にすることができるものである。な
お、この場合、入口開口Ｐ1 はレンズＬの開口Ｐ0 自身
であってもよい。
1 による回折波を凸レンズＬに入射させ、その焦点面上
に回折像の第１暗輪に略等しい径を有するピンホールＰ
2 を配置して、０次の回折像の大部分を取り出すように
することにより、より明るい高指向性光学素子を構成で
きることが分かった。この素子は、ピンホールＰ2 の径
を入口開口の径以下にすることができるものである。な
お、この場合、入口開口Ｐ1 はレンズＬの開口Ｐ0 自身
であってもよい。
【００１０】図２１に示したものは顕微鏡対物レンズか
らなる対物レンズＯｂとその焦点面に配置したピンホー
ルＰとからなり、ピンホールＰは対物レンズＯｂによる
フランフォーファ回折の０次の回折像のみを通過させる
ものである。
らなる対物レンズＯｂとその焦点面に配置したピンホー
ルＰとからなり、ピンホールＰは対物レンズＯｂによる
フランフォーファ回折の０次の回折像のみを通過させる
ものである。
【００１１】また、図２２（ａ）に別の形態の凸レンズ
ＧＬを示す。これは商品名「セルフォックレンズ」とし
て知られているもので屈折率分布レンズとも呼ばれる。
このレンズは、屈折率が中心軸から周辺に徐々に低下し
ており、凸レンズと同様に集光作用をする。その長さを
適当に選択することにより、焦点面を円筒体の端面に一
致させることができる。このような屈折率分布レンズＧ
Ｌの一端の焦点面に、図２２（ｂ）に示すように、図２
１の場合と同様なピンホールＰを配置してフランフォー
ファ回折の０次の回折像のみを通過させるようにするこ
ともできる。
ＧＬを示す。これは商品名「セルフォックレンズ」とし
て知られているもので屈折率分布レンズとも呼ばれる。
このレンズは、屈折率が中心軸から周辺に徐々に低下し
ており、凸レンズと同様に集光作用をする。その長さを
適当に選択することにより、焦点面を円筒体の端面に一
致させることができる。このような屈折率分布レンズＧ
Ｌの一端の焦点面に、図２２（ｂ）に示すように、図２
１の場合と同様なピンホールＰを配置してフランフォー
ファ回折の０次の回折像のみを通過させるようにするこ
ともできる。
【００１２】ところで、光ファイバーの中には、多モー
ドファイバー、屈折率分布ファイバー、シングルモード
ファイバー等が知られているが、この中シングルモード
ファイバーはコア径が極めて小さく、入射端のコア端面
に入射した光しか通さず、かつ、軸に対して大きな角度
をなす光は通さない性質を有するものであり、図２１な
いし図２２（ｂ）のピンホールＰの代わりに用いること
ができる。しかも、シングルモードファイバーの口径
は、対物レンズＯｂ又は屈折率分布レンズＧＬのフラン
フォーファー回折の第１暗輪と一致する値なので、効率
的にフランフォーファ回折の０次の回折像のみを結合し
て伝達させるのに都合がよい。さらに、光ファイバーを
取り出し部に用いるので、その光を任意の場所に導くこ
とができ、配置上有利である。
ドファイバー、屈折率分布ファイバー、シングルモード
ファイバー等が知られているが、この中シングルモード
ファイバーはコア径が極めて小さく、入射端のコア端面
に入射した光しか通さず、かつ、軸に対して大きな角度
をなす光は通さない性質を有するものであり、図２１な
いし図２２（ｂ）のピンホールＰの代わりに用いること
ができる。しかも、シングルモードファイバーの口径
は、対物レンズＯｂ又は屈折率分布レンズＧＬのフラン
フォーファー回折の第１暗輪と一致する値なので、効率
的にフランフォーファ回折の０次の回折像のみを結合し
て伝達させるのに都合がよい。さらに、光ファイバーを
取り出し部に用いるので、その光を任意の場所に導くこ
とができ、配置上有利である。
【００１３】図２３は対物レンズＯｂの焦点にシングル
モードファイバーＳＭを配置して高指向性光学素子を構
成した例を示し、図２４は屈折率分布レンズＧＬの一端
の焦点にシングルモードファイバーＳＭを配置して高指
向性光学素子を構成した例を示す。焦点距離の長いレン
ズの場合、該レンズによるフランフォーファー回折の第
１暗輪をマルチモードのファイバーの口径と同じにする
ことも可能である。例えば、レンズの前に開口を入れ、
その径を小さくして行くと、第１暗輪をマルチモードフ
ァイバーの口径と一致させることができる。このような
場合には、マルチモードファイバーも使用できる。
モードファイバーＳＭを配置して高指向性光学素子を構
成した例を示し、図２４は屈折率分布レンズＧＬの一端
の焦点にシングルモードファイバーＳＭを配置して高指
向性光学素子を構成した例を示す。焦点距離の長いレン
ズの場合、該レンズによるフランフォーファー回折の第
１暗輪をマルチモードのファイバーの口径と同じにする
ことも可能である。例えば、レンズの前に開口を入れ、
その径を小さくして行くと、第１暗輪をマルチモードフ
ァイバーの口径と一致させることができる。このような
場合には、マルチモードファイバーも使用できる。
【００１４】図２５は図２２（ｂ）の高指向性光学素子
を多数並列させたもので、枠内に多数の同様な屈折率分
布レンズＧＬを俵積み状に規則正しく並べ、例えば黒色
シリコン樹脂からなる接着剤Ｂによって相互に接着する
と共に、隙間を通って光が後ろに漏れないようにする。
このようにして形成された屈折率分布レンズアレイＧＡ
の後ろの面にピンホールアレイＰＡを密着する。ピンホ
ールアレイＰＡの各ピンホールは、各屈折率分布レンズ
ＧＬの軸と一致するように設けられている。そのため、
屈折率分布レンズアレイＧＡの前方から２次元的に強度
分布を有する平面波がこの屈折率分布レンズアレイＧＡ
に入射すると、ピンホールアレイＰＡの各ピンホールを
通過した光の強度はその分布に従って異なる。したがっ
て、各ピンホールの後ろに別々の光検出器を配置する
か、ピンホールアレイＰＡの後ろに２次元光強度検出器
を配置することによって、平面波の２次元的強度分布を
測定できる。
を多数並列させたもので、枠内に多数の同様な屈折率分
布レンズＧＬを俵積み状に規則正しく並べ、例えば黒色
シリコン樹脂からなる接着剤Ｂによって相互に接着する
と共に、隙間を通って光が後ろに漏れないようにする。
このようにして形成された屈折率分布レンズアレイＧＡ
の後ろの面にピンホールアレイＰＡを密着する。ピンホ
ールアレイＰＡの各ピンホールは、各屈折率分布レンズ
ＧＬの軸と一致するように設けられている。そのため、
屈折率分布レンズアレイＧＡの前方から２次元的に強度
分布を有する平面波がこの屈折率分布レンズアレイＧＡ
に入射すると、ピンホールアレイＰＡの各ピンホールを
通過した光の強度はその分布に従って異なる。したがっ
て、各ピンホールの後ろに別々の光検出器を配置する
か、ピンホールアレイＰＡの後ろに２次元光強度検出器
を配置することによって、平面波の２次元的強度分布を
測定できる。
【００１５】また、図２６の多光束高指向性光学系は図
２１の高指向性光学素子を多数並列させたものに相当す
るが、この場合、対物レンズを並列に並べる代わりに、
平板マイクロレンズＰＭを用いている。平板マイクロレ
ンズＰＭは、例えばフォトリソグラフィクな手法を用い
て、透明板に微小なレンズを規則的にアレイ状に制作す
るか、イオン交換、イオン打ち込み等の手法で屈折率分
布レンズを規則的にアレイ状に制作したものである。そ
して、各微小レンズの焦点の位置に対応してピンホール
を有するピンホールアレイＰＡを平板マイクロレンズＰ
Ｍの焦点面に配置することで、図２５の多光束高指向性
光学系と同様の多光束高指向性光学系を構成することが
できる。
２１の高指向性光学素子を多数並列させたものに相当す
るが、この場合、対物レンズを並列に並べる代わりに、
平板マイクロレンズＰＭを用いている。平板マイクロレ
ンズＰＭは、例えばフォトリソグラフィクな手法を用い
て、透明板に微小なレンズを規則的にアレイ状に制作す
るか、イオン交換、イオン打ち込み等の手法で屈折率分
布レンズを規則的にアレイ状に制作したものである。そ
して、各微小レンズの焦点の位置に対応してピンホール
を有するピンホールアレイＰＡを平板マイクロレンズＰ
Ｍの焦点面に配置することで、図２５の多光束高指向性
光学系と同様の多光束高指向性光学系を構成することが
できる。
【００１６】図２７の多光束高指向性光学系は図２４の
高指向性光学素子を多数並列させたものに相当する。す
なわち、図２５で説明した屈折率分布レンズアレイＧＡ
の後ろの面に、レンズアレイＧＡの各屈折率分布レンズ
の軸に対応してシングルモードファイバーＳＭを多数並
べて構成したシングルモードファイバーアレイＳＡを密
着させたものであり、図２５のピンホールアレイＰＡの
代わりにシングルモードファイバーアレイＳＡを用いて
同様な作用をするものを構成している。
高指向性光学素子を多数並列させたものに相当する。す
なわち、図２５で説明した屈折率分布レンズアレイＧＡ
の後ろの面に、レンズアレイＧＡの各屈折率分布レンズ
の軸に対応してシングルモードファイバーＳＭを多数並
べて構成したシングルモードファイバーアレイＳＡを密
着させたものであり、図２５のピンホールアレイＰＡの
代わりにシングルモードファイバーアレイＳＡを用いて
同様な作用をするものを構成している。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図１４に示
した反射蛍光像観測装置では主として試料の表面の蛍光
像を観測するもので試料内部の蛍光像を観測するのは困
難である。また、図１５１、図１６に示した共焦点方式
による反射蛍光像、透過蛍光像観測方式によれば試料内
深さ方向に分布した蛍光源分布を観測することができる
が、焦点面を観測しているときに、他の深さに蛍光や散
乱があると混じって観測されてしまい精度のよい観測は
できない。例えば、図１６において蛍光像「Ａ」を観測
しているとき、蛍光像「Ｂ」に蛍光や散乱があるとどう
してもこれが観測されてしまうため断層像の観測として
は限界があった。また、図１７に示した透過蛍光像観測
装置においては試料の三次元蛍光像分布は二次元分布と
してしか検出できない。本発明は上記課題を解決するた
めのもので、蛍光源分布像、蛍光断層像を高精度に観測
することができる蛍光断層像測定装置を提供することを
目的とする。
した反射蛍光像観測装置では主として試料の表面の蛍光
像を観測するもので試料内部の蛍光像を観測するのは困
難である。また、図１５１、図１６に示した共焦点方式
による反射蛍光像、透過蛍光像観測方式によれば試料内
深さ方向に分布した蛍光源分布を観測することができる
が、焦点面を観測しているときに、他の深さに蛍光や散
乱があると混じって観測されてしまい精度のよい観測は
できない。例えば、図１６において蛍光像「Ａ」を観測
しているとき、蛍光像「Ｂ」に蛍光や散乱があるとどう
してもこれが観測されてしまうため断層像の観測として
は限界があった。また、図１７に示した透過蛍光像観測
装置においては試料の三次元蛍光像分布は二次元分布と
してしか検出できない。本発明は上記課題を解決するた
めのもので、蛍光源分布像、蛍光断層像を高精度に観測
することができる蛍光断層像測定装置を提供することを
目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明の蛍光断層像測定
装置は、試料に対して励起レーザ光を照射する励起用レ
ーザと、試料に対して励起用レーザと直交する位置に配
置され、励起された蛍光源からの蛍光のうち、少なくと
もフラウンフォーファ回折像の０次光を取り込む高指向
性受光系を介して蛍光を検出する試料を挟んで互いに対
向する位置に配置された第１、第２の検出器とを備え、
励起用レーザを走査して試料からの蛍光を第１、第２の
検出器で検出して蛍光断層像を測定する装置であって、
さらに、試料を挟んで励起用レーザと反対側の位置に配
置され、少なくともフラウンフォーファ回折像の０次光
を取り込む高指向性受光系を介して試料を透過する励起
レーザ光を検出する励起レーザ光検出器と、試料からの
蛍光と同じ波長のレーザ光を出力する蛍光波長レーザ
と、前記第１または第２の検出器と試料間に配置され、
蛍光波長レーザからのレーザ光を第１及び第２の検出器
へ導くハーフミラーまたはセクタと、前記第１、第２の
検出器出力同士を乗算する乗算器とを備え、励起レーザ
光検出器の検出結果により励起レーザ光の減衰を求める
とともに、蛍光波長レーザを第１、第２の検出器で検出
したときの乗算器出力により蛍光の減衰を求め、測定し
た蛍光断層像の補正をすることを特徴とする。
装置は、試料に対して励起レーザ光を照射する励起用レ
ーザと、試料に対して励起用レーザと直交する位置に配
置され、励起された蛍光源からの蛍光のうち、少なくと
もフラウンフォーファ回折像の０次光を取り込む高指向
性受光系を介して蛍光を検出する試料を挟んで互いに対
向する位置に配置された第１、第２の検出器とを備え、
励起用レーザを走査して試料からの蛍光を第１、第２の
検出器で検出して蛍光断層像を測定する装置であって、
さらに、試料を挟んで励起用レーザと反対側の位置に配
置され、少なくともフラウンフォーファ回折像の０次光
を取り込む高指向性受光系を介して試料を透過する励起
レーザ光を検出する励起レーザ光検出器と、試料からの
蛍光と同じ波長のレーザ光を出力する蛍光波長レーザ
と、前記第１または第２の検出器と試料間に配置され、
蛍光波長レーザからのレーザ光を第１及び第２の検出器
へ導くハーフミラーまたはセクタと、前記第１、第２の
検出器出力同士を乗算する乗算器とを備え、励起レーザ
光検出器の検出結果により励起レーザ光の減衰を求める
とともに、蛍光波長レーザを第１、第２の検出器で検出
したときの乗算器出力により蛍光の減衰を求め、測定し
た蛍光断層像の補正をすることを特徴とする。
【００１９】
【００２０】
【００２１】また本発明は、試料に対して励起レーザ光
を照射する励起用レーザと、試料に対して励起用レーザ
と直交する位置で、かつ試料を中心とした円周状に配置
され、励起された蛍光源からの蛍光のうち、少なくとも
フラウンフォーファ回折像の０次光を取り込む高指向性
受光系を介して蛍光を検出する複数の蛍光検出器とを備
え、複数の蛍光検出器を回転走査して蛍光断層像を測定
する装置であって、さらに、試料を挟んで励起用レーザ
と反対側の位置に配置され、少なくともフラウンフォー
ファ回折像の０次光を取り込む高指向性受光系を介して
試料を透過する励起レーザ光を検出する励起レーザ光検
出器と、前記複数の蛍光検出器と同一円周上に配置さ
れ、試料からの蛍光と同じ周波数のレーザ光を出力する
複数の蛍光減衰測定用レーザとを備え、励起レーザ光検
出器の検出結果により励起レーザ光の減衰を求めるとと
もに、蛍光減衰測定用レーザからのレーザ光を前記複数
の蛍光検出器の少なくとも１つで検出して蛍光の減衰を
求め、測定した蛍光断層像の補正をすることを特徴とす
る。
を照射する励起用レーザと、試料に対して励起用レーザ
と直交する位置で、かつ試料を中心とした円周状に配置
され、励起された蛍光源からの蛍光のうち、少なくとも
フラウンフォーファ回折像の０次光を取り込む高指向性
受光系を介して蛍光を検出する複数の蛍光検出器とを備
え、複数の蛍光検出器を回転走査して蛍光断層像を測定
する装置であって、さらに、試料を挟んで励起用レーザ
と反対側の位置に配置され、少なくともフラウンフォー
ファ回折像の０次光を取り込む高指向性受光系を介して
試料を透過する励起レーザ光を検出する励起レーザ光検
出器と、前記複数の蛍光検出器と同一円周上に配置さ
れ、試料からの蛍光と同じ周波数のレーザ光を出力する
複数の蛍光減衰測定用レーザとを備え、励起レーザ光検
出器の検出結果により励起レーザ光の減衰を求めるとと
もに、蛍光減衰測定用レーザからのレーザ光を前記複数
の蛍光検出器の少なくとも１つで検出して蛍光の減衰を
求め、測定した蛍光断層像の補正をすることを特徴とす
る。
【００２２】また本発明は、試料を中心にした円周上に
配置され、試料に対して励起レーザ光、蛍光減衰測定用
レーザ光を照射するレーザと、試料に対して前記レーザ
と反対側で、かつ前記円周上に配置され、少なくともフ
ラウンフォーファ回折像の０次光を取り込む高指向性受
光系を介して試料を透過する励起レーザ光、蛍光を検出
する複数の検出器とを備え、前記レーザ及び複数の検出
器を回転走査して蛍光断層像を測定する装置であって、
前記複数の検出器の少なくとも１つで励起レーザ光を検
出して励起レーザ光の減衰を求めるとともに、蛍光減衰
測定用レーザ光を検出して蛍光の減衰を求め、測定した
蛍光断層像の補正をすることを特徴とする。
配置され、試料に対して励起レーザ光、蛍光減衰測定用
レーザ光を照射するレーザと、試料に対して前記レーザ
と反対側で、かつ前記円周上に配置され、少なくともフ
ラウンフォーファ回折像の０次光を取り込む高指向性受
光系を介して試料を透過する励起レーザ光、蛍光を検出
する複数の検出器とを備え、前記レーザ及び複数の検出
器を回転走査して蛍光断層像を測定する装置であって、
前記複数の検出器の少なくとも１つで励起レーザ光を検
出して励起レーザ光の減衰を求めるとともに、蛍光減衰
測定用レーザ光を検出して蛍光の減衰を求め、測定した
蛍光断層像の補正をすることを特徴とする。
【００２３】また本発明は、試料を中心にした円周上を
回転走査され、試料に対して励起レーザ光、蛍光減衰測
定用レーザ光を照射するレーザと、試料を中心とし、前
記レーザが回転走査される回転半径よりも大きい半径の
円周上に配置され、少なくともフラウンフォーファ回折
像の０次光を取り込む高指向性受光系を介して試料を透
過する励起レーザ光、蛍光を検出する複数の検出器とを
備え、 前記レーザを回転走査して蛍光断層像を測定す
る装置であって、前記レーザに対向する複数の検出器で
励起レーザ光を検出して励起レーザ光の減衰を求めると
ともに、蛍光減衰測定用レーザ光を検出して蛍光の減衰
を求め、測定した蛍光断層像の補正をすることを特徴と
する。
回転走査され、試料に対して励起レーザ光、蛍光減衰測
定用レーザ光を照射するレーザと、試料を中心とし、前
記レーザが回転走査される回転半径よりも大きい半径の
円周上に配置され、少なくともフラウンフォーファ回折
像の０次光を取り込む高指向性受光系を介して試料を透
過する励起レーザ光、蛍光を検出する複数の検出器とを
備え、 前記レーザを回転走査して蛍光断層像を測定す
る装置であって、前記レーザに対向する複数の検出器で
励起レーザ光を検出して励起レーザ光の減衰を求めると
ともに、蛍光減衰測定用レーザ光を検出して蛍光の減衰
を求め、測定した蛍光断層像の補正をすることを特徴と
する。
【００２４】また本発明は、試料に対して励起レーザ光
を照射する励起用レーザと、試料に対して励起用レーザ
と直交する位置で、かつ試料を挟んで対向する位置に配
置された第１、第２の結像レンズと、第１、第２の結像
レンズにより試料の蛍光像がそれぞれ結像される位置に
配置された第１、第２の検出器とを備え、励起用レー
ザ、第１、第２の結像レンズ、及び第１、第２の検出器
を同期して走査し、試料からの蛍光を第１、第２の検出
器で検出して蛍光断層像を測定する装置であって、さら
に、試料を挟んで励起用レーザと反対側の位置に配置さ
れ、少なくともフラウンフォーファ回折像の０次光を取
り込む高指向性受光系を介して試料を透過する励起レー
ザ光を検出する励起レーザ光検出器と、試料からの蛍光
と同じ波長のレーザ光を出力する蛍光波長レーザと、前
記第１または第２の検出器と試料間に配置され、蛍光波
長レーザからのレーザ光を第１及び第２の検出器へ導く
ハーフミラーまたはセクタと、蛍光波長レーザからのレ
ーザ光をハーフミラーまたはセクタを介して直接第１ま
たは第２の検出器の一方の面上に集光する集光レンズ系
と、前記第１、第２の検出器出力同士を乗算する乗算器
とを備え、励起レーザ光検出器の検出結果により励起レ
ーザ光の減衰を求めるとともに、蛍光波長レーザを第
１、第２の検出器で検出したときの乗算器出力により蛍
光の減衰を求め、測定した蛍光断層像の補正をすること
を特徴とする。
を照射する励起用レーザと、試料に対して励起用レーザ
と直交する位置で、かつ試料を挟んで対向する位置に配
置された第１、第２の結像レンズと、第１、第２の結像
レンズにより試料の蛍光像がそれぞれ結像される位置に
配置された第１、第２の検出器とを備え、励起用レー
ザ、第１、第２の結像レンズ、及び第１、第２の検出器
を同期して走査し、試料からの蛍光を第１、第２の検出
器で検出して蛍光断層像を測定する装置であって、さら
に、試料を挟んで励起用レーザと反対側の位置に配置さ
れ、少なくともフラウンフォーファ回折像の０次光を取
り込む高指向性受光系を介して試料を透過する励起レー
ザ光を検出する励起レーザ光検出器と、試料からの蛍光
と同じ波長のレーザ光を出力する蛍光波長レーザと、前
記第１または第２の検出器と試料間に配置され、蛍光波
長レーザからのレーザ光を第１及び第２の検出器へ導く
ハーフミラーまたはセクタと、蛍光波長レーザからのレ
ーザ光をハーフミラーまたはセクタを介して直接第１ま
たは第２の検出器の一方の面上に集光する集光レンズ系
と、前記第１、第２の検出器出力同士を乗算する乗算器
とを備え、励起レーザ光検出器の検出結果により励起レ
ーザ光の減衰を求めるとともに、蛍光波長レーザを第
１、第２の検出器で検出したときの乗算器出力により蛍
光の減衰を求め、測定した蛍光断層像の補正をすること
を特徴とする。
【００２５】また本発明は、試料に対して励起レーザ光
を照射する励起用レーザと、試料に対して励起用レーザ
と直交する位置で、かつ試料を挟んで対向する位置に配
置された第１、第２の無指向性検出器とを備え、励起用
レーザを走査して試料からの蛍光を第１、第２の検出器
で検出して蛍光断層像を測定する装置であって、さら
に、試料を挟んで励起用レーザと反対側の位置に配置さ
れた無指向性の励起レーザ光検出器と、試料からの蛍光
と同じ波長のレーザ光を出力する蛍光波長レーザと、前
記第１または第２の検出器と試料間に配置され、蛍光波
長レーザからのレーザ光を第１及び第２の検出器へ導く
ハーフミラーまたはセクタと、前記第１、第２の検出器
出力同士を乗算する乗算器とを備え、励起レーザ光検出
器の検出結果により励起レーザ光の減衰を求めるととも
に、蛍光波長レーザを第１、第２の検出器で検出したと
きの乗算器出力により蛍光の減衰を求め、測定した蛍光
断層像の補正をすることを特徴とする。
を照射する励起用レーザと、試料に対して励起用レーザ
と直交する位置で、かつ試料を挟んで対向する位置に配
置された第１、第２の無指向性検出器とを備え、励起用
レーザを走査して試料からの蛍光を第１、第２の検出器
で検出して蛍光断層像を測定する装置であって、さら
に、試料を挟んで励起用レーザと反対側の位置に配置さ
れた無指向性の励起レーザ光検出器と、試料からの蛍光
と同じ波長のレーザ光を出力する蛍光波長レーザと、前
記第１または第２の検出器と試料間に配置され、蛍光波
長レーザからのレーザ光を第１及び第２の検出器へ導く
ハーフミラーまたはセクタと、前記第１、第２の検出器
出力同士を乗算する乗算器とを備え、励起レーザ光検出
器の検出結果により励起レーザ光の減衰を求めるととも
に、蛍光波長レーザを第１、第２の検出器で検出したと
きの乗算器出力により蛍光の減衰を求め、測定した蛍光
断層像の補正をすることを特徴とする。
【００２６】
【作用】本発明は、試料に対して照射する励起レーザ光
と直交する位置に蛍光検出器を配置し、目的とする蛍光
像以外の蛍光や散乱の影響を少なくして蛍光断層像を測
定するものである。特に、試料を挟んで対向する位置
に、試料からの蛍光を検出する一対の検出器を配置して
蛍光断層像を測定し、さらに、試料を透過した励起レー
ザ光を検出して励起レーザ光の減衰を求める。また、試
料からの蛍光と同じ波長のレーザ光を出力する蛍光波長
レーザからの出力を、ハーフミラーまたはセクタを介し
て前記一対の検出器で検出し、この検出出力を乗算器で
乗算すると、減衰は指数函数的に生ずるため、蛍光波長
レーザ光の光路は蛍光断層像測定時の蛍光光路と同じと
なり、蛍光の減衰が求められ、これら励起光の減衰、蛍
光の減衰により測定した蛍光断層像の補正をすることが
できる。
と直交する位置に蛍光検出器を配置し、目的とする蛍光
像以外の蛍光や散乱の影響を少なくして蛍光断層像を測
定するものである。特に、試料を挟んで対向する位置
に、試料からの蛍光を検出する一対の検出器を配置して
蛍光断層像を測定し、さらに、試料を透過した励起レー
ザ光を検出して励起レーザ光の減衰を求める。また、試
料からの蛍光と同じ波長のレーザ光を出力する蛍光波長
レーザからの出力を、ハーフミラーまたはセクタを介し
て前記一対の検出器で検出し、この検出出力を乗算器で
乗算すると、減衰は指数函数的に生ずるため、蛍光波長
レーザ光の光路は蛍光断層像測定時の蛍光光路と同じと
なり、蛍光の減衰が求められ、これら励起光の減衰、蛍
光の減衰により測定した蛍光断層像の補正をすることが
できる。
【００２７】
【実施例】図１は本発明のレーザ照射直交方向高指向性
受光系による蛍光断層像測定装置の構成を示す図であ
る。本実施例は高指向性受光系を使用して検出するよう
にしたものであり、例えば直線状に並べられたダイオー
ドアレイからなるレーザ６０により試料６１を照射し、
試料６１に対してレーザ６０と直交方向に配置された高
指向性受光系６３により蛍光像を受光する。すなわち、
レーザ６０により試料のある断面を照射して蛍光源を励
起すると、蛍光は四方に放射されるが、このうち励起レ
ーザ光と直交する方向に放射された蛍光を高指向性受光
系６３を通して二次元検出器６４で検出する。レーザは
ある断面のみ選択的に励起するので他の断面に蛍光源が
あってもこれが励起されることがなく、検出されること
はない。レーザ６０を図の矢印方向に走引して各断面に
レーザ光を照射して蛍光源を励起し、蛍光像を検出する
ことにより試料内の蛍光像分布、即ち蛍光断層像を測定
することができる。
受光系による蛍光断層像測定装置の構成を示す図であ
る。本実施例は高指向性受光系を使用して検出するよう
にしたものであり、例えば直線状に並べられたダイオー
ドアレイからなるレーザ６０により試料６１を照射し、
試料６１に対してレーザ６０と直交方向に配置された高
指向性受光系６３により蛍光像を受光する。すなわち、
レーザ６０により試料のある断面を照射して蛍光源を励
起すると、蛍光は四方に放射されるが、このうち励起レ
ーザ光と直交する方向に放射された蛍光を高指向性受光
系６３を通して二次元検出器６４で検出する。レーザは
ある断面のみ選択的に励起するので他の断面に蛍光源が
あってもこれが励起されることがなく、検出されること
はない。レーザ６０を図の矢印方向に走引して各断面に
レーザ光を照射して蛍光源を励起し、蛍光像を検出する
ことにより試料内の蛍光像分布、即ち蛍光断層像を測定
することができる。
【００２８】図２は本発明のレーザ照射直交方向結像レ
ンズ受光系による蛍光断層像測定装置の構成を示す図で
ある。本実施例は結像光学系を使用して検出するように
したものであり、図１と同様に試料６１に対してレーザ
６０と直交方向に配置した検出器で検出する。すなわ
ち、レーザ６０からのレーザ光で励起されたある断面の
蛍光像６２は、直交方向に配置された結像レンズ７０で
観察面７１に結像されて検出される。本実施例において
はレーザ６０を走引したときに、これと同期して結像レ
ンズ７０も走引することにより試料の各断面における蛍
光像を検出し、試料内の蛍光像分布を測定することがで
きる。
ンズ受光系による蛍光断層像測定装置の構成を示す図で
ある。本実施例は結像光学系を使用して検出するように
したものであり、図１と同様に試料６１に対してレーザ
６０と直交方向に配置した検出器で検出する。すなわ
ち、レーザ６０からのレーザ光で励起されたある断面の
蛍光像６２は、直交方向に配置された結像レンズ７０で
観察面７１に結像されて検出される。本実施例において
はレーザ６０を走引したときに、これと同期して結像レ
ンズ７０も走引することにより試料の各断面における蛍
光像を検出し、試料内の蛍光像分布を測定することがで
きる。
【００２９】ところで、図１、図２に示した方法におい
て、レーザから発した励起光は蛍光源を励起するまでに
減衰し、また蛍光源から発した蛍光は検出器に到達する
までに減衰する。図３（ａ）に示すように、レーザ７０
より波長λ1 の励起レーザ光を試料７１に対して照射
し、レーザ７０に対して直交方向に配置した検出器７２
で波長λ2の蛍光を検出する場合を考える。検出器アレ
イの並んでいる方向がｘ方向であり、例えば波長λ1 の
励起レーザ光が減衰して図３（ｂ）の曲線７３のように
なり、波長λ2 の蛍光が減衰して図３（ｃ）の曲線７４
のようになり、その結果、励起光、蛍光とも減衰なしの
とき得られるデータが図４（ｄ）の曲線７５である場
合、測定投影データは曲線７６のように減衰する。
て、レーザから発した励起光は蛍光源を励起するまでに
減衰し、また蛍光源から発した蛍光は検出器に到達する
までに減衰する。図３（ａ）に示すように、レーザ７０
より波長λ1 の励起レーザ光を試料７１に対して照射
し、レーザ７０に対して直交方向に配置した検出器７２
で波長λ2の蛍光を検出する場合を考える。検出器アレ
イの並んでいる方向がｘ方向であり、例えば波長λ1 の
励起レーザ光が減衰して図３（ｂ）の曲線７３のように
なり、波長λ2 の蛍光が減衰して図３（ｃ）の曲線７４
のようになり、その結果、励起光、蛍光とも減衰なしの
とき得られるデータが図４（ｄ）の曲線７５である場
合、測定投影データは曲線７６のように減衰する。
【００３０】すなわち、図４（ａ）に示すように強度が
Ｉλ1 であった励起レーザ光は所定距離の伝播により曲
線７３のように指数関数的に減衰し、また図４（ｂ）に
示すように、強度がＩλ2 であった蛍光は検出器に到達
するときには曲線７４のように減衰し、その結果、図４
（ｃ）に示すように、減衰がない場合に得られるはずの
データ７５は曲線７６のように減衰してしまう。このよ
うに、試料に対して励起光と検出系とを直交配置しても
励起光の減衰と蛍光の減衰を考慮しなければ、より正確
な蛍光分布像、蛍光断層像を測定することはできない。
このような減衰は、励起光、蛍光ともに試料内における
吸収、散乱によって生じ、指数関数的に減衰する。
Ｉλ1 であった励起レーザ光は所定距離の伝播により曲
線７３のように指数関数的に減衰し、また図４（ｂ）に
示すように、強度がＩλ2 であった蛍光は検出器に到達
するときには曲線７４のように減衰し、その結果、図４
（ｃ）に示すように、減衰がない場合に得られるはずの
データ７５は曲線７６のように減衰してしまう。このよ
うに、試料に対して励起光と検出系とを直交配置しても
励起光の減衰と蛍光の減衰を考慮しなければ、より正確
な蛍光分布像、蛍光断層像を測定することはできない。
このような減衰は、励起光、蛍光ともに試料内における
吸収、散乱によって生じ、指数関数的に減衰する。
【００３１】図５は高指向性受光系を使用し、励起光、
蛍光の減衰を補正するようにした本発明の高指向性受光
系蛍光断層像測定装置の構成を示す図である。例えば、
直線状に並べられたダイオードアレイからなる波長λ1
のレーザ光を発する励起用レーザ８０を励起用光源とし
て使用し、これを走査して試料８１をスライスして照射
励起する。試料８１に対して励起用レーザ８０と直交方
向に試料を挟んで一対の高指向性受光系８２ａ、８２
ｂ、二次元検出器８３ａ、８３ｂ、蛍光波長透過フィル
タ８４ａ、８４ｂを配置し、また試料８１を挟んで励起
用レーザ８０と対向する位置に蛍光波長カットフィルタ
８４ｃ、高指向性受光系８２ｃ、二次元検出器８３ｃを
配置する。
蛍光の減衰を補正するようにした本発明の高指向性受光
系蛍光断層像測定装置の構成を示す図である。例えば、
直線状に並べられたダイオードアレイからなる波長λ1
のレーザ光を発する励起用レーザ８０を励起用光源とし
て使用し、これを走査して試料８１をスライスして照射
励起する。試料８１に対して励起用レーザ８０と直交方
向に試料を挟んで一対の高指向性受光系８２ａ、８２
ｂ、二次元検出器８３ａ、８３ｂ、蛍光波長透過フィル
タ８４ａ、８４ｂを配置し、また試料８１を挟んで励起
用レーザ８０と対向する位置に蛍光波長カットフィルタ
８４ｃ、高指向性受光系８２ｃ、二次元検出器８３ｃを
配置する。
【００３２】励起用レーザ８０で波長λ1 のレーザ光を
照射すると、レーザが照射された断面における蛍光源が
励起されて、波長λｐの蛍光が四方に発っせられ、蛍光
波長透過フィルタ８４ａ、８４ｂを透過し、それぞれ高
指向性受光系８２ａ、８２ｂで蛍光像が受光されて二次
元検出器８３ａ、８３ｂで蛍光像８５ａ、８５ｂとして
検出される。一方、高指向性受光系８２ｃには蛍光波長
カットフィルタで波長λｐの蛍光がカットされ、励起レ
ーザ光のうち試料を透過した波長λ1 の光が受光され、
二次元検出器８３ｃで像８５ｃとして検出される。
照射すると、レーザが照射された断面における蛍光源が
励起されて、波長λｐの蛍光が四方に発っせられ、蛍光
波長透過フィルタ８４ａ、８４ｂを透過し、それぞれ高
指向性受光系８２ａ、８２ｂで蛍光像が受光されて二次
元検出器８３ａ、８３ｂで蛍光像８５ａ、８５ｂとして
検出される。一方、高指向性受光系８２ｃには蛍光波長
カットフィルタで波長λｐの蛍光がカットされ、励起レ
ーザ光のうち試料を透過した波長λ1 の光が受光され、
二次元検出器８３ｃで像８５ｃとして検出される。
【００３３】図３、図４で説明したように、蛍光像８５
ａ、８５ｂ及び励起光像８５ｃはそれぞれその伝播光路
において減衰を受ける。励起光についての指数関数的減
衰は、励起用レーザ８０における出射光強度が既知であ
り、二次元検出器８３ａ、８３ｂにより蛍光源の位置が
分かれば出射位置から蛍光源までの距離が分かるので、
二次元検出器８３ｃにおける測定値より減衰量を算出す
ることができる。なお、通常試料は極く薄いものを対象
としているので、二次元検出器８３ｃにおける減衰量を
もって蛍光源までの減衰量としてもよい。
ａ、８５ｂ及び励起光像８５ｃはそれぞれその伝播光路
において減衰を受ける。励起光についての指数関数的減
衰は、励起用レーザ８０における出射光強度が既知であ
り、二次元検出器８３ａ、８３ｂにより蛍光源の位置が
分かれば出射位置から蛍光源までの距離が分かるので、
二次元検出器８３ｃにおける測定値より減衰量を算出す
ることができる。なお、通常試料は極く薄いものを対象
としているので、二次元検出器８３ｃにおける減衰量を
もって蛍光源までの減衰量としてもよい。
【００３４】一方、蛍光は四方に放射されるために距離
の２乗に反比例して小さくなると共に、吸収や散乱で指
数関数的に減衰する。そこで、図６に示すように、二次
元検出器間の距離をＬ、二次元検出器３ａと蛍光源８１
ａまでの距離をｘ1 、蛍光源における蛍光強度をＩ0 、
減衰係数をμλp （ｘ）とすると、二次元検出器８３
ａ、８３ｂで検出される蛍光強度Ｉ1 、Ｉ2 はそれぞ
れ、 Ｉ1 ＝（Ｉ0 ／ｘ1 2）ｅｘｐ（−∫0 x1μλp ・dx） Ｉ2 ＝（Ｉ0 ／（Ｌ−ｘ1 ）2 ）ｅｘｐ（−∫x1 L μλp ・dx） となり、乗算器９２で得られる乗算値は、 Ｉ1 ×Ｉ2 ＝Ｋｅｘｐ（−∫0 x1μλp ・dx）・ｅｘｐ（−∫x1 L μλp ・dx） ＝Ｋｅｘｐ（−∫0 L μλp ・dx） ………………………（１） となる。ここに、Ｋ＝Ｉ0 2 ／ｘ1 2（Ｌ−ｘ1 ）2 で、
ｘ1 は励起用レーザの位置により決まる値である。
の２乗に反比例して小さくなると共に、吸収や散乱で指
数関数的に減衰する。そこで、図６に示すように、二次
元検出器間の距離をＬ、二次元検出器３ａと蛍光源８１
ａまでの距離をｘ1 、蛍光源における蛍光強度をＩ0 、
減衰係数をμλp （ｘ）とすると、二次元検出器８３
ａ、８３ｂで検出される蛍光強度Ｉ1 、Ｉ2 はそれぞ
れ、 Ｉ1 ＝（Ｉ0 ／ｘ1 2）ｅｘｐ（−∫0 x1μλp ・dx） Ｉ2 ＝（Ｉ0 ／（Ｌ−ｘ1 ）2 ）ｅｘｐ（−∫x1 L μλp ・dx） となり、乗算器９２で得られる乗算値は、 Ｉ1 ×Ｉ2 ＝Ｋｅｘｐ（−∫0 x1μλp ・dx）・ｅｘｐ（−∫x1 L μλp ・dx） ＝Ｋｅｘｐ（−∫0 L μλp ・dx） ………………………（１） となる。ここに、Ｋ＝Ｉ0 2 ／ｘ1 2（Ｌ−ｘ1 ）2 で、
ｘ1 は励起用レーザの位置により決まる値である。
【００３５】そこで、蛍光源からの蛍光波長と同じ波長
λｐを有する蛍光波長レーザ９０より、レーザ光をハー
フミラーまたはセクタ９１により、一方を直接高指向性
受光系８２ａ、二次元検出器８３ａへ、他方を試料８１
を通して高指向性受光系８２ｂ、二次元検出器８３ｂへ
照射する。ハーフミラーの位置をｘ2 の位置としたと
き、各検出器での検出値Ｉ1 ´、Ｉ2 ´は、 Ｉ1 ´＝ａＩ0 ｅｘｐ（−∫0 x2μλp ・dx） Ｉ2 ´＝ａＩ0 ｅｘｐ（−∫x2 L μλp ・dx） となる。ただしハーフミラーのときａ＝１／２，セクタ
のときａ＝１である。乗算器９２で得られる乗算値は、 Ｉ1 ´×´Ｉ2 ＝（ａＩ0 )2ｅｘｐ（−∫0 x2μλp ・dx）・ｅｘｐ（−∫x2 L μλp ・dx） ＝（ａＩ0 )2ｅｘｐ（−∫0 L μλp ・dx） となり、 ｅｘｐ（−∫0 L μλp ・dx）＝Ｉ1 ´×´Ｉ2 ／（ａＩ0 )2 ……（２） として求められる。ここでａＩ0 は既知であるので、
（２）式より蛍光波長レーザ９０を用いたときの検出出
力を出力乗算器９２で乗算することにより、（１）式で
示される実際の測定時の減衰量を求めることができる。
λｐを有する蛍光波長レーザ９０より、レーザ光をハー
フミラーまたはセクタ９１により、一方を直接高指向性
受光系８２ａ、二次元検出器８３ａへ、他方を試料８１
を通して高指向性受光系８２ｂ、二次元検出器８３ｂへ
照射する。ハーフミラーの位置をｘ2 の位置としたと
き、各検出器での検出値Ｉ1 ´、Ｉ2 ´は、 Ｉ1 ´＝ａＩ0 ｅｘｐ（−∫0 x2μλp ・dx） Ｉ2 ´＝ａＩ0 ｅｘｐ（−∫x2 L μλp ・dx） となる。ただしハーフミラーのときａ＝１／２，セクタ
のときａ＝１である。乗算器９２で得られる乗算値は、 Ｉ1 ´×´Ｉ2 ＝（ａＩ0 )2ｅｘｐ（−∫0 x2μλp ・dx）・ｅｘｐ（−∫x2 L μλp ・dx） ＝（ａＩ0 )2ｅｘｐ（−∫0 L μλp ・dx） となり、 ｅｘｐ（−∫0 L μλp ・dx）＝Ｉ1 ´×´Ｉ2 ／（ａＩ0 )2 ……（２） として求められる。ここでａＩ0 は既知であるので、
（２）式より蛍光波長レーザ９０を用いたときの検出出
力を出力乗算器９２で乗算することにより、（１）式で
示される実際の測定時の減衰量を求めることができる。
【００３６】したがって、励起光の減衰量、蛍光の減衰
量を求めて実際の測定値を補正することにより、正確な
蛍光源分布像、蛍光断層像を測定することが可能とな
る。
量を求めて実際の測定値を補正することにより、正確な
蛍光源分布像、蛍光断層像を測定することが可能とな
る。
【００３７】図７は励起用レーザと蛍光検出器とを直交
配置し、減衰補正を行って蛍光断層像を測定するように
した実施例を示す図である。
配置し、減衰補正を行って蛍光断層像を測定するように
した実施例を示す図である。
【００３８】試料１０６を中心にして円形状に励起用レ
ーザ１００、複数の蛍光減衰測定用レーザ１０１、複数
の検出器１０２を配置し、また高指向性受光系を使用し
た二次元検出器１０５を試料１０６に対して励起用レー
ザ１００と反対側に配置する。蛍光断層像は励起用レー
ザ１００で試料１０６を励起し、励起レーザ光に対して
直交方向に出る蛍光を検出器１０２で検出し、順次励起
用レーザ１００、検出器１０２を時計方向に回転走査す
ることにより、蛍光断層像を求める。
ーザ１００、複数の蛍光減衰測定用レーザ１０１、複数
の検出器１０２を配置し、また高指向性受光系を使用し
た二次元検出器１０５を試料１０６に対して励起用レー
ザ１００と反対側に配置する。蛍光断層像は励起用レー
ザ１００で試料１０６を励起し、励起レーザ光に対して
直交方向に出る蛍光を検出器１０２で検出し、順次励起
用レーザ１００、検出器１０２を時計方向に回転走査す
ることにより、蛍光断層像を求める。
【００３９】励起光の減衰は、高指向性受光系１０３で
受光し、蛍光波長カットフィルタ１０４で蛍光成分をカ
ットして励起レーザ光のみを二次元検出器１０５で検出
することにより求める。一方、蛍光の減衰は、蛍光減衰
測定用レーザ１０１で同じ波長の蛍光を発してこれを対
向する検出器で検出すれば、円形配置の直径に相当する
光路における減衰が求められ、これは断層像測定時の蛍
光の光路と同じであり、求めた減衰より測定断層像を補
正することができる。
受光し、蛍光波長カットフィルタ１０４で蛍光成分をカ
ットして励起レーザ光のみを二次元検出器１０５で検出
することにより求める。一方、蛍光の減衰は、蛍光減衰
測定用レーザ１０１で同じ波長の蛍光を発してこれを対
向する検出器で検出すれば、円形配置の直径に相当する
光路における減衰が求められ、これは断層像測定時の蛍
光の光路と同じであり、求めた減衰より測定断層像を補
正することができる。
【００４０】図８は高指向性受光系を使用したＲーＲ
（ＲｏｔａｔｉｏｎーＲｏｔａｔｉｏｎ）撮影方式によ
る蛍光断層像測定装置の実施例を示す図である。本実施
例においては、励起用・減衰測定用レーザ１１０と、フ
ィルタ１１１を前面に設けた高指向性検出器１１２とを
試料１１３を中心にして円形状に配置し、励起用・減衰
測定用レーザ１１０及び高指向性検出器１１２を、例え
ば時計方向に回転して断層像を撮影するようにしたもの
である。蛍光断層像の撮影は励起用レーザ（波長λε）
を試料に照射し、レーザ及び検出器を回転させて各位置
において試料からの蛍光（波長λｐ）を検出することに
より行う。励起光の減衰は、励起用レーザ光を反対側の
検出器で検出することにより求め、蛍光の減衰は、減衰
測定用レーザで波長λｐの蛍光を発して、反対側の検出
器で検出することにより、図７の場合と同様に求められ
る。
（ＲｏｔａｔｉｏｎーＲｏｔａｔｉｏｎ）撮影方式によ
る蛍光断層像測定装置の実施例を示す図である。本実施
例においては、励起用・減衰測定用レーザ１１０と、フ
ィルタ１１１を前面に設けた高指向性検出器１１２とを
試料１１３を中心にして円形状に配置し、励起用・減衰
測定用レーザ１１０及び高指向性検出器１１２を、例え
ば時計方向に回転して断層像を撮影するようにしたもの
である。蛍光断層像の撮影は励起用レーザ（波長λε）
を試料に照射し、レーザ及び検出器を回転させて各位置
において試料からの蛍光（波長λｐ）を検出することに
より行う。励起光の減衰は、励起用レーザ光を反対側の
検出器で検出することにより求め、蛍光の減衰は、減衰
測定用レーザで波長λｐの蛍光を発して、反対側の検出
器で検出することにより、図７の場合と同様に求められ
る。
【００４１】図９は指向方向可変な高指向性受光系を使
用したＲーＲ撮影方式による蛍光断層像測定装置の実施
例を示す図である。本実施例においては、直線状に並べ
たダイオードアレイ等からなる励起用・減衰測定用レー
ザ１２０を試料１２２を中心に回転可能に配置し、その
外側に試料１２２を中心として円形状にフィルタ１２３
を配置し、その外側に指向方向が可変な高指向性受光系
１２４を配置する。例えば、図のようにレーザ１２０よ
り平行ビーム１２１が発っせられたとき、平行ビームを
受光する受光素子（図の範囲Ａに属するもの）は平行ビ
ーム１２１の方向を指向するように制御され、一方、蛍
光は試料より四方に放射されるので、これを受光する素
子は試料方向を向くように制御される。
用したＲーＲ撮影方式による蛍光断層像測定装置の実施
例を示す図である。本実施例においては、直線状に並べ
たダイオードアレイ等からなる励起用・減衰測定用レー
ザ１２０を試料１２２を中心に回転可能に配置し、その
外側に試料１２２を中心として円形状にフィルタ１２３
を配置し、その外側に指向方向が可変な高指向性受光系
１２４を配置する。例えば、図のようにレーザ１２０よ
り平行ビーム１２１が発っせられたとき、平行ビームを
受光する受光素子（図の範囲Ａに属するもの）は平行ビ
ーム１２１の方向を指向するように制御され、一方、蛍
光は試料より四方に放射されるので、これを受光する素
子は試料方向を向くように制御される。
【００４２】このような構成において、試料の蛍光断層
像は、レーザ１２０を回転させながら励起レーザ光を試
料１２２に照射し、フィルタ１２３を介して高指向性受
光系１２４で試料からの蛍光を受光することにより測定
される。励起レーザ光の減衰は、フィルタ１２３を蛍光
カットフィルタとして反対側の高指向性受光系で受光す
ることにより求め、また蛍光の減衰は、減衰測定用レー
ザ光を、反対側の高指向性受光系で検出することにより
図７の場合と同様に求められる。
像は、レーザ１２０を回転させながら励起レーザ光を試
料１２２に照射し、フィルタ１２３を介して高指向性受
光系１２４で試料からの蛍光を受光することにより測定
される。励起レーザ光の減衰は、フィルタ１２３を蛍光
カットフィルタとして反対側の高指向性受光系で受光す
ることにより求め、また蛍光の減衰は、減衰測定用レー
ザ光を、反対側の高指向性受光系で検出することにより
図７の場合と同様に求められる。
【００４３】図１０はレンズ結像系を使用し、励起光、
蛍光の減衰を補正するようにした本発明のレンズ結像系
蛍光断層像測定装置の構成を示す図である。例えば、直
線状に並べられたダイオードアレイからなる波長λ1 の
レーザ光を発する励起用レーザ１３０を励起用光源とし
て使用し、これを走査して試料１３１をスライスして励
起する。試料１３１に対して励起用レーザ１３０と直交
方向に試料を挟んで一対の結像レンズ１３２ａ、１３２
ｂを配置し、蛍光像を蛍光波長透過フィルタ１３３ａ、
１３３ｂを通して検出器１３４ａ、１３４ｂの面上に結
像して検出する。なお、励起用レーザを走査したときに
は、これと同期して結像レンズも走査する必要がある。
蛍光の減衰を補正するようにした本発明のレンズ結像系
蛍光断層像測定装置の構成を示す図である。例えば、直
線状に並べられたダイオードアレイからなる波長λ1 の
レーザ光を発する励起用レーザ１３０を励起用光源とし
て使用し、これを走査して試料１３１をスライスして励
起する。試料１３１に対して励起用レーザ１３０と直交
方向に試料を挟んで一対の結像レンズ１３２ａ、１３２
ｂを配置し、蛍光像を蛍光波長透過フィルタ１３３ａ、
１３３ｂを通して検出器１３４ａ、１３４ｂの面上に結
像して検出する。なお、励起用レーザを走査したときに
は、これと同期して結像レンズも走査する必要がある。
【００４４】励起光の減衰は、試料を透過した励起光を
蛍光波長カットフィルタ１３３ｃを介して高指向性受光
系１３５で受光し、二次元検出器１３４ｃで検出すれ
ば、検出器１３４ａ、１３４ｂで励起光方向の蛍光像位
置が分かるので求められる。
蛍光波長カットフィルタ１３３ｃを介して高指向性受光
系１３５で受光し、二次元検出器１３４ｃで検出すれ
ば、検出器１３４ａ、１３４ｂで励起光方向の蛍光像位
置が分かるので求められる。
【００４５】一方、蛍光の減衰は、減衰補正用レーザ１
３６から、試料からの蛍光と同じ波長のレーザ光をレン
ズ１３７、ハーフミラー１３７を通して、一方は試料
に、他方は検出器１３４ａへ導く。このとき、レンズ１
３７の後側焦点面を、結像レンズ１３２ａに対して試料
の蛍光像位置と共役関係とすることにより、減衰測定用
レーザ光を試料の蛍光像位置に集光し、これをレンズ１
３２ｂで検出器１３４ｂ上に結像して検出する。また、
検出器１３４ａへ導く光については、図の破線で示すレ
ンズ１３９を挿入して検出器１３４ａの検出面をレンズ
１３７の後側焦点面と共役関係にして検出する。このよ
うにすることにより、実際の測定時の蛍光の光路と同じ
光路を通った同一波長のレーザ光を検出することができ
るので、この検出出力を乗算器１４０で乗算することに
より、図６で説明したように蛍光の減衰を求めることが
できる。
３６から、試料からの蛍光と同じ波長のレーザ光をレン
ズ１３７、ハーフミラー１３７を通して、一方は試料
に、他方は検出器１３４ａへ導く。このとき、レンズ１
３７の後側焦点面を、結像レンズ１３２ａに対して試料
の蛍光像位置と共役関係とすることにより、減衰測定用
レーザ光を試料の蛍光像位置に集光し、これをレンズ１
３２ｂで検出器１３４ｂ上に結像して検出する。また、
検出器１３４ａへ導く光については、図の破線で示すレ
ンズ１３９を挿入して検出器１３４ａの検出面をレンズ
１３７の後側焦点面と共役関係にして検出する。このよ
うにすることにより、実際の測定時の蛍光の光路と同じ
光路を通った同一波長のレーザ光を検出することができ
るので、この検出出力を乗算器１４０で乗算することに
より、図６で説明したように蛍光の減衰を求めることが
できる。
【００４６】図１１は無指向性受光系を使用して励起
光、蛍光の減衰補正をするようにした蛍光断層像測定装
置の実施例を示す図である。励起用レーザ（波長λ1 ）
１５０からのレーザ光を試料１５１のある断面に照射す
ると、励起された蛍光源からの蛍光が周囲に拡散する。
これを試料に対して励起用レーザと直交方向に配置した
１対の二次元検出器１５３ａ、１５３ｂによって蛍光波
長透過フィルタを介して検出すると、例えば、文字
「Ａ」の蛍光像が検出される。励起用レーザ１５０を走
査することにより、各スライスレベルでの蛍光断層像が
観察される。
光、蛍光の減衰補正をするようにした蛍光断層像測定装
置の実施例を示す図である。励起用レーザ（波長λ1 ）
１５０からのレーザ光を試料１５１のある断面に照射す
ると、励起された蛍光源からの蛍光が周囲に拡散する。
これを試料に対して励起用レーザと直交方向に配置した
１対の二次元検出器１５３ａ、１５３ｂによって蛍光波
長透過フィルタを介して検出すると、例えば、文字
「Ａ」の蛍光像が検出される。励起用レーザ１５０を走
査することにより、各スライスレベルでの蛍光断層像が
観察される。
【００４７】励起光の減衰は、試料を透過した光のうち
蛍光波長カットフィルタ１５２ｃで蛍光をカットし、励
起用レーザに対向した二次元検出器１５３ｃでレーザ光
を検出すればレーザから検出器に至るまでの減衰が求め
られ、一方、検出器１５３ａ、１５３ｂにより蛍光像の
位置が分かるので蛍光源までの減衰を求めることができ
る。
蛍光波長カットフィルタ１５２ｃで蛍光をカットし、励
起用レーザに対向した二次元検出器１５３ｃでレーザ光
を検出すればレーザから検出器に至るまでの減衰が求め
られ、一方、検出器１５３ａ、１５３ｂにより蛍光像の
位置が分かるので蛍光源までの減衰を求めることができ
る。
【００４８】蛍光の減衰は、レーザ１５４から発っせら
れる蛍光と同じ波長のレーザ光をハーフミラーまたはセ
クタ１５５を介して、一方を検出器１５３ａで、他方を
検出器１５３ｂで検出する。
れる蛍光と同じ波長のレーザ光をハーフミラーまたはセ
クタ１５５を介して、一方を検出器１５３ａで、他方を
検出器１５３ｂで検出する。
【００４９】図１２に示すように試料中心から各検出器
までの距離をＲ、蛍光源の位置を試料中心からｘ、試料
長さをＬとし、ＲはＬよりも充分大きい、蛍光源の
距離Ｒによる減衰は、図１３に示すように、試料の外側
より始まり、試料内では一定と仮定し、蛍光源ρ（ｘ）
の試料内での吸収と散乱による減衰係数をμp (x) と
し、検出器１５３ａ、１５３ｂで検出される蛍光強度を
Ｉ1 、Ｉ2 とすると、 Ｉ1 ＝ρ（ｘ）・ｅｘｐ（−∫x L/2 μp (x)・dx）／（Ｒ−ｘ)2 Ｉ2 ＝ρ（ｘ）・ｅｘｐ（−∫-x L/2 μp (x)・dx）／（Ｒ＋ｘ)2 試料の大きさＬは、検出器の距離Ｒに比べてＬ＜＜Ｒで
あり、ｘ≦ＬであるからＩ1 およびＩ2 は Ｉ1 ≒ρ（ｘ）・ｅｘｐ（−∫x L/2 μp (x)・dx）／Ｒ2 Ｉ2 ≒ρ（ｘ）・ｅｘｐ（−∫-x L/2 μp (x)・dx）／Ｒ2 無指向性検出器の出力積は、 Ｉ1 ×Ｉ2 ≒ρ2(ｘ）・ｅｘｐ（−∫-L/2 L/2μp (x)・dx）／Ｒ4 ここに、ｅｘｐ（−∫-L/2 L/2μp (x)・dx）は試料の大
きさで決まり、レーザ１５４からの強度既知のレーザ光
を、検出器１５３ａ、１５３ｂで検出すればその減衰値
より求められる。こうして励起光の減衰、蛍光の減衰が
分かるので、同様に測定した蛍光断層像の補正を行うこ
とができる。
までの距離をＲ、蛍光源の位置を試料中心からｘ、試料
長さをＬとし、ＲはＬよりも充分大きい、蛍光源の
距離Ｒによる減衰は、図１３に示すように、試料の外側
より始まり、試料内では一定と仮定し、蛍光源ρ（ｘ）
の試料内での吸収と散乱による減衰係数をμp (x) と
し、検出器１５３ａ、１５３ｂで検出される蛍光強度を
Ｉ1 、Ｉ2 とすると、 Ｉ1 ＝ρ（ｘ）・ｅｘｐ（−∫x L/2 μp (x)・dx）／（Ｒ−ｘ)2 Ｉ2 ＝ρ（ｘ）・ｅｘｐ（−∫-x L/2 μp (x)・dx）／（Ｒ＋ｘ)2 試料の大きさＬは、検出器の距離Ｒに比べてＬ＜＜Ｒで
あり、ｘ≦ＬであるからＩ1 およびＩ2 は Ｉ1 ≒ρ（ｘ）・ｅｘｐ（−∫x L/2 μp (x)・dx）／Ｒ2 Ｉ2 ≒ρ（ｘ）・ｅｘｐ（−∫-x L/2 μp (x)・dx）／Ｒ2 無指向性検出器の出力積は、 Ｉ1 ×Ｉ2 ≒ρ2(ｘ）・ｅｘｐ（−∫-L/2 L/2μp (x)・dx）／Ｒ4 ここに、ｅｘｐ（−∫-L/2 L/2μp (x)・dx）は試料の大
きさで決まり、レーザ１５４からの強度既知のレーザ光
を、検出器１５３ａ、１５３ｂで検出すればその減衰値
より求められる。こうして励起光の減衰、蛍光の減衰が
分かるので、同様に測定した蛍光断層像の補正を行うこ
とができる。
【００５０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、試料に対
して照射する励起レーザ光と直交する位置に蛍光検出器
を配置し、目的とする蛍光像以外の蛍光や散乱の影響を
少なくして蛍光断層像を測定することができ、特に、励
起光の減衰と蛍光の減衰を求めて測定した蛍光断層像を
補正することにより、精度のよい蛍光断層像を測定する
ことが可能となる。
して照射する励起レーザ光と直交する位置に蛍光検出器
を配置し、目的とする蛍光像以外の蛍光や散乱の影響を
少なくして蛍光断層像を測定することができ、特に、励
起光の減衰と蛍光の減衰を求めて測定した蛍光断層像を
補正することにより、精度のよい蛍光断層像を測定する
ことが可能となる。
【図１】 レーザ照射直交方向高指向性受光系による蛍
光断層像測定装置の構成を示す図である。
光断層像測定装置の構成を示す図である。
【図２】 レーザ照射直交方向結像レンズ受光系による
蛍光断層像測定装置の構成を示す図である。
蛍光断層像測定装置の構成を示す図である。
【図３】 励起光、蛍光の減衰による測定投影データの
減衰を説明する図である。
減衰を説明する図である。
【図４】 励起光、蛍光の減衰による測定投影データの
減衰を説明する図である。
減衰を説明する図である。
【図５】 高指向性受光系を使用し、励起光、蛍光の減
衰を補正するようにした本発明の一実施例を示す図であ
る。
衰を補正するようにした本発明の一実施例を示す図であ
る。
【図６】 励起光、蛍光の減衰補正を説明する図であ
る。
る。
【図７】 励起用レーザと蛍光検出器とを直交配置し、
蛍光減衰測定用レーザを蛍光検出器と同一円周上に配置
した実施例を示す図である。
蛍光減衰測定用レーザを蛍光検出器と同一円周上に配置
した実施例を示す図である。
【図８】 高指向性受光系を使用したＲーＲ撮影方式に
よる蛍光断層像測定装置の実施例を示す図である。
よる蛍光断層像測定装置の実施例を示す図である。
【図９】 指向方向可変な高指向性受光系を使用したＲ
ーＲ撮影方式による蛍光断層像測定装置の実施例を示す
図である。
ーＲ撮影方式による蛍光断層像測定装置の実施例を示す
図である。
【図１０】 レンズ結像系を使用し、励起光、蛍光の減
衰を補正するようにした蛍光断層像測定装置の構成を示
す図である。
衰を補正するようにした蛍光断層像測定装置の構成を示
す図である。
【図１１】 無指向性受光系を使用して励起光、蛍光の
減衰補正をするようにした蛍光断層像測定装置の実施例
を示す図である。
減衰補正をするようにした蛍光断層像測定装置の実施例
を示す図である。
【図１２】 無指向性受光系を使用した場合の励起光、
蛍光の減衰補正を説明する図である。
蛍光の減衰補正を説明する図である。
【図１３】 距離による減衰特性を説明する図である。
【図１４】 レーザ励起による試料表面の反射蛍光像観
測する装置の構成を示す図である。
測する装置の構成を示す図である。
【図１５】 共焦点方式によるレーザ励起反射蛍光像観
測装置の構成を示す図である。
測装置の構成を示す図である。
【図１６】 共焦点方式によるレーザ励起透過蛍光像観
測装置の構成を示す図である。
測装置の構成を示す図である。
【図１７】 高指向性受光系を使用したレーザ励起透過
蛍光像観測装置を示す図である。
蛍光像観測装置を示す図である。
【図１８】 ピンホールを使用した高指向性光学素子を
示す図である。
示す図である。
【図１９】 中空のガラス繊維の内壁面に光吸収材を塗
布した高指向性光学素子を示す図である。
布した高指向性光学素子を示す図である。
【図２０】 凸レンズとピンホールを利用した高指向性
光学素子を示す図である。
光学素子を示す図である。
【図２１】 対物レンズとピンホールを利用した高指向
性光学素子を示す図である。
性光学素子を示す図である。
【図２２】 屈折率分布レンズとピンホールを利用した
高指向性光学素子を示す図である。
高指向性光学素子を示す図である。
【図２３】 対物レンズとシングルモードファイバーを
利用した高指向性光学素子を示す図である。
利用した高指向性光学素子を示す図である。
【図２４】 屈折率分布レンズとシングルモードファイ
バーを利用した高指向性光学素子を示す図である。
バーを利用した高指向性光学素子を示す図である。
【図２５】 図２２（ｂ）の高指向性光学素子を多数並
列させた高指向性受光系を示す図である。
列させた高指向性受光系を示す図である。
【図２６】 図２１の高指向性光学素子を多数並列させ
た高指向性受光系を示す図である。
た高指向性受光系を示す図である。
【図２７】 図２４の高指向性光学素子を多数並列させ
た高指向性受光系を示す図である。
た高指向性受光系を示す図である。
８０…励起用レーザ、８１…試料、８２ａ，８２ｂ，８
２ｃ…高指向性受光系、８３ａ，８３ｂ，８３ｃ…二次
元検出器、８４ａ，８４ｂ…蛍光波長透過フィルタ、８
４ｃ…蛍光波長カットフィルタ、８５ａ，８５ｂ…蛍光
像、９０…蛍光波長レーザ、９１…ハーフミラーまたは
セクター、９２…出力乗算器。
２ｃ…高指向性受光系、８３ａ，８３ｂ，８３ｃ…二次
元検出器、８４ａ，８４ｂ…蛍光波長透過フィルタ、８
４ｃ…蛍光波長カットフィルタ、８５ａ，８５ｂ…蛍光
像、９０…蛍光波長レーザ、９１…ハーフミラーまたは
セクター、９２…出力乗算器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 21/62 - 21/74 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (7)
- 【請求項１】 試料に対して励起レーザ光を照射する励
起用レーザと、 試料に対して励起用レーザと直交する位置に配置され、
励起された蛍光源からの蛍光のうち、少なくともフラウ
ンフォーファ回折像の０次光を取り込む高指向性受光系
を介して蛍光を検出する試料を挟んで互いに対向する位
置に配置された第１、第２の検出器とを備え、 励起用レーザを走査して試料からの蛍光を第１、第２の
検出器で検出して蛍光断層像を測定する装置であって、 さらに、試料を挟んで励起用レーザと反対側の位置に配
置され、少なくともフラウンフォーファ回折像の０次光
を取り込む高指向性受光系を介して試料を透過する励起
レーザ光を検出する励起レーザ光検出器と、 試料からの蛍光と同じ波長のレーザ光を出力する蛍光波
長レーザと、 前記第１または第２の検出器と試料間に配置され、蛍光
波長レーザからのレーザ光を第１及び第２の検出器へ導
くハーフミラーまたはセクタと、 前記第１、第２の検出器出力同士を乗算する乗算器とを
備え、 励起レーザ光検出器の検出結果により励起レーザ光の減
衰を求めるとともに、蛍光波長レーザを第１、第２の検
出器で検出したときの乗算器出力により蛍光の減衰を求
め、測定した蛍光断層像の補正をすることを特徴とする
蛍光断層像測定装置。 - 【請求項２】 試料に対して励起レーザ光を照射する励
起用レーザと、 試料に対して励起用レーザと直交する位置で、かつ試料
を中心とした円周状に配置され、励起された蛍光源から
の蛍光のうち、少なくともフラウンフォーファ回折像の
０次光を取り込む高指向性受光系を介して蛍光を検出す
る複数の蛍光検出器とを備え、 複数の蛍光検出器を回転走査して蛍光断層像を測定する
装置であって、 さらに、試料を挟んで励起用レーザと反対側の位置に配
置され、少なくともフラウンフォーファ回折像の０次光
を取り込む高指向性受光系を介して試料を透過する励起
レーザ光を検出する励起レーザ光検出器と、 前記複数の蛍光検出器と同一円周上に配置され、試料か
らの蛍光と同じ周波数のレーザ光を出力する複数の蛍光
減衰測定用レーザとを備え、 励起レーザ光検出器の検出結果により励起レーザ光の減
衰を求めるとともに、蛍光減衰測定用レーザからのレー
ザ光を前記複数の蛍光検出器の少なくとも１つで検出し
て蛍光の減衰を求め、測定した蛍光断層像の補正をする
ことを特徴とする蛍光断層像測定装置。 - 【請求項３】 試料を中心にした円周上に配置され、試
料に対して励起レーザ光、蛍光減衰測定用レーザ光を照
射するレーザと、 試料に対して前記レーザと反対側で、かつ前記円周上に
配置され、少なくともフラウンフォーファ回折像の０次
光を取り込む高指向性受光系を介して試料を透過する励
起レーザ光、蛍光を検出する複数の検出器とを備え、 前記レーザ及び複数の検出器を回転走査して蛍光断層像
を測定する装置であって、 前記複数の検出器の少なくとも１つで励起レーザ光を検
出して励起レーザ光の減衰を求めるとともに、蛍光減衰
測定用レーザ光を検出して蛍光の減衰を求め、測定した
蛍光断層像の補正をすることを特徴とする蛍光断層像測
定装置。 - 【請求項４】 試料を中心にした円周上を回転走査さ
れ、試料に対して励起レーザ光、蛍光減衰測定用レーザ
光を照射するレーザと、 試料を中心とし、前記レーザが回転走査される回転半径
よりも大きい半径の円周上に配置され、少なくともフラ
ウンフォーファ回折像の０次光を取り込む高指向性受光
系を介して試料を透過する励起レーザ光、蛍光を検出す
る複数の検出器とを備え、 前記レーザを回転走査して
蛍光断層像を測定する装置であって、 前記レーザに対向する複数の検出器で励起レーザ光を検
出して励起レーザ光の減衰を求めるとともに、蛍光減衰
測定用レーザ光を検出して蛍光の減衰を求め、測定した
蛍光断層像の補正をすることを特徴とする蛍光断層像測
定装置。 - 【請求項５】 前記高指向性受光系は、検出するレーザ
光の方向に向きが駆動制御されることを特徴とする請求
項６記載の蛍光断層像測定装置。 - 【請求項６】 試料に対して励起レーザ光を照射する励
起用レーザと、 試料に対して励起用レーザと直交する位置で、かつ試料
を挟んで対向する位置に配置された第１、第２の結像レ
ンズと、 第１、第２の結像レンズにより試料の蛍光像がそれぞれ
結像される位置に配置された第１、第２の検出器とを備
え、 励起用レーザ、第１、第２の結像レンズ、及び第１、第
２の検出器を同期して走査し、試料からの蛍光を第１、
第２の検出器で検出して蛍光断層像を測定する装置であ
って、 さらに、試料を挟んで励起用レーザと反対側の位置に配
置され、少なくともフラウンフォーファ回折像の０次光
を取り込む高指向性受光系を介して試料を透過する励起
レーザ光を検出する励起レーザ光検出器と、 試料からの蛍光と同じ波長のレーザ光を出力する蛍光波
長レーザと、 前記第１または第２の検出器と試料間に配置され、蛍光
波長レーザからのレーザ光を第１及び第２の検出器へ導
くハーフミラーまたはセクタと、 蛍光波長レーザからのレーザ光をハーフミラーまたはセ
クタを介して直接第１または第２の検出器の一方の面上
に集光する集光レンズ系と、 前記第１、第２の検出器出力同士を乗算する乗算器とを
備え、 励起レーザ光検出器の検出結果により励起レーザ光の減
衰を求めるとともに、蛍光波長レーザを第１、第２の検
出器で検出したときの乗算器出力により蛍光の減衰を求
め、測定した蛍光断層像の補正をすることを特徴とする
蛍光断層像測定装置。 - 【請求項７】 試料に対して励起レーザ光を照射する励
起用レーザと、 試料に対して励起用レーザと直交する位置で、かつ試料
を挟んで対向する位置に配置された第１、第２の無指向
性検出器とを備え、 励起用レーザを走査して試料からの蛍光を第１、第２の
検出器で検出して蛍光断層像を測定する装置であって、 さらに、試料を挟んで励起用レーザと反対側の位置に配
置された無指向性の励起レーザ光検出器と、 試料からの蛍光と同じ波長のレーザ光を出力する蛍光波
長レーザと、 前記第１または第２の検出器と試料間に配置され、蛍光
波長レーザからのレーザ光を第１及び第２の検出器へ導
くハーフミラーまたはセクタと、 前記第１、第２の検出器出力同士を乗算する乗算器とを
備え、 励起レーザ光検出器の検出結果により励起レーザ光の減
衰を求めるとともに、蛍光波長レーザを第１、第２の検
出器で検出したときの乗算器出力により蛍光の減衰を求
め、測定した蛍光断層像の補正をすることを特徴とする
蛍光断層像測定装置。
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|---|---|---|---|
| JP02827692A JP3217107B2 (ja) | 1992-02-14 | 1992-02-14 | 蛍光断層像測定装置 |
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