JP4869562B2 - Scanning confocal microscope - Google Patents
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Description
本発明は、標本に対して光を走査しながら照射し、標本からの検出光(蛍光)を検出する光走査型共焦点顕微鏡に関するものである。 The present invention relates to an optical scanning confocal microscope that irradiates a specimen while scanning light and detects detection light (fluorescence) from the specimen.
光走査型共焦点顕微鏡として、蛍光色素を標識した標本に対し対物レンズを介してレーザ光を照射することで蛍光色素を励起し、この励起により標本から発せられる検出光(蛍光)を光学系を介して検出器で検出するようにしたものがある。 As an optical scanning confocal microscope, a fluorescent dye is excited by irradiating a sample labeled with a fluorescent dye with a laser beam through an objective lens, and detection light (fluorescence) emitted from the sample by this excitation is sent to the optical system. Some of them are detected by a detector.
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おり、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ごとに複数チャンネルに分光し、これらチャンネルごとに検出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, and in order to detect fluorescence corresponding to each fluorescent dye for such multiple stained specimens, It is also conceivable that the detection light from the light is dispersed into a plurality of channels for each fluorescent dye, and the detection light is captured for each channel.
特許文献1は、このような考えに基づいたもので、波長の異なる光を発生する複数の光源を蛍光指示薬や蛍光タンパクを発現させた標本部位の励起波長ごとに用意し、これら光源により標本を励起し、それぞれに発光する蛍光を波長ごとに設けられた検出器により検出するようになっている。この場合、蛍光波長ごとに波長選択するための光学フィルタと分光ダイクロイックミラーを始め、励起光と蛍光を分離するためのダイクロイックミラーが設けられている。
ところが、このような特許文献1のものは、検出する蛍光波長に応じて、検出光路と検出器が必要であり、このため複数の蛍光波長を検出するには、これら蛍光波長毎に検出器が必要となる。この結果、検出器の数により波長分離を可能にする数が制限され、また、検出器の数を増やすと、検出光学ユニット全体が大型化し、価格的にも高価になってしまう。 However, such a thing of patent document 1 requires a detection optical path and a detector according to the fluorescence wavelength to be detected. Therefore, in order to detect a plurality of fluorescence wavelengths, a detector is provided for each of these fluorescence wavelengths. Necessary. As a result, the number of wavelengths that can be separated is limited by the number of detectors, and when the number of detectors is increased, the entire detection optical unit becomes large and expensive.
また、標本の蛍光波長に応じて、光学フィルタなどの光学素子を選択する必要がある。そのため、波長に合せてフィルタを変更する必要があり、そのための手段として、予め多数のフィルタを用意して、これらフィルタを検出波長毎に切り替えるようにしたものが考えられる。しかし、この方法では、フィルタの数に制限があり、標本の種類が多くなると、フィルタの数が足りなくなるという問題が発生する。 Further, it is necessary to select an optical element such as an optical filter according to the fluorescence wavelength of the specimen. For this reason, it is necessary to change the filter in accordance with the wavelength, and as a means for that purpose, it is possible to prepare a large number of filters in advance and switch these filters for each detection wavelength. However, in this method, the number of filters is limited, and there is a problem that the number of filters becomes insufficient as the number of types of samples increases.
フィルタの数の増加を解決する手段として、分光方式の検出器も考えられている。この方法では、分光器を駆動する機構や蛍光波長を選択するためのスリットなどが必要となる。しかし、これらの駆動は機械的であり、これら機械的な駆動には、10ms以上の速度を必要とするため、高速の切り替えが難しい。 As a means for solving the increase in the number of filters, a spectroscopic detector is also considered. This method requires a mechanism for driving the spectroscope, a slit for selecting the fluorescence wavelength, and the like. However, these drives are mechanical, and these mechanical drives require a speed of 10 ms or more, so that high-speed switching is difficult.
また、分光方式においては、マルチアノードPMTを用いることで、多波長検出を可能にしたものも開発されている。しかし、マルチアノードPMTは、波長選択の分解能がそれほど高くないため、各種の蛍光波長に対応して、微細な波長合せが難しいという問題がある。また、このマルチアノードPMTは、検出感度もそれほど期待できないため、明るい画像が取得できないといった問題もある。 Further, in the spectroscopic method, a multi-anode PMT that enables multi-wavelength detection has been developed. However, the multi-anode PMT has a problem that it is difficult to finely tune the wavelength corresponding to various fluorescence wavelengths because the resolution of wavelength selection is not so high. In addition, this multi-anode PMT has a problem that a bright image cannot be obtained because the detection sensitivity cannot be expected so much.
一方、励起光と蛍光を分離するために、複数のダイクロイックミラーを使用し、これらダイクロイックミラーを励起波長に応じて切り替えて使用するか、あるいは、ダイクロイックミラーの波長特性として、レーザ光波長を反射し蛍光を透過するような多波長バンドのダイクロイックミラーを用いる必要がある。しかし、複数のダイクロイックミラーを用いるのでは、検出光学ユニット全体が大型化してしまい、また、多波長バンドのダイクロイックミラーを用いるものも、現在開発されているものとして、3〜4波長バンドのダイクロイックミラーが存在するが、光学設計的に高度な技術を要し、製造も膜層を多層膜にする必要があるなど製造の難易度が高く、価格的に高価になってしまう。 On the other hand, in order to separate excitation light and fluorescence, a plurality of dichroic mirrors are used, and these dichroic mirrors are switched according to the excitation wavelength, or the wavelength characteristic of the dichroic mirror reflects the laser light wavelength. It is necessary to use a dichroic mirror having a multi-wavelength band that transmits fluorescence. However, if a plurality of dichroic mirrors are used, the entire detection optical unit is increased in size, and those using multi-wavelength band dichroic mirrors are currently being developed. However, it requires a high level of technology in optical design, and it is necessary to make the film layer into a multilayer film, which makes the manufacturing difficult and expensive.
さらに、分光方式でないフィルタタイプにおいて、レーザ波長を時分割で切り替えて画像を取得する方式も考えられている。しかし、この方法では、フィルタを高速に切り替える必要があり、機械的な駆動方法を採用したのでは速度的な問題が発生する。 Further, in a filter type that is not a spectroscopic method, a method of acquiring an image by switching laser wavelengths in a time division manner is also considered. However, in this method, it is necessary to switch the filter at a high speed, and if a mechanical driving method is employed, a speed problem occurs.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、安価で構成でき、広い波長領域を効率よく利用可能な走査型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 the above circumstances, and an object thereof is to provide a scanning confocal microscope that can be configured at low cost and can efficiently use a wide wavelength region .
上記の目的を達成するために、本発明の一態様による走査型共焦点顕微鏡は、LED光源と、前記LED光源からの光を伝送するマルチモード光ファイバと、前記光ファイバからの光を前記標本上で2次元走査する光走査手段と、前記光走査手段により走査された光を標本に収束させるとともに当該標本から発する検出光を集光する対物レンズと、前記対物レンズにより集光された検出光を前記光ファイバより手前で検出器へ向けて分岐する分岐手段と、前記分岐手段で分岐された検出光を共焦点検出するためのピンホールと、前記光走査手段による2次元走査中において、検出光を取り込むタイミングでは前記LED光源の光量を大きくするよう前記LED光源を制御し、検出光を取り込まないタイミングでは前記LED光源の光量を小さくするよう前記LED光源を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a scanning confocal microscope according to an aspect of the present invention includes an LED light source, a multimode optical fiber that transmits light from the LED light source, and light from the optical fiber as the sample. Optical scanning means for two-dimensional scanning above, an objective lens for converging the light scanned by the optical scanning means on the specimen and condensing detection light emitted from the specimen, and detection light condensed by the objective lens Is detected during two-dimensional scanning by the optical scanning means , a branching means for branching the light beam toward the detector before the optical fiber, a pinhole for confocal detection of the detection light branched by the branching means, The LED light source is controlled to increase the light amount of the LED light source at the timing of capturing light, and the light amount of the LED light source is decreased at the timing of not capturing detection light. Characterized by comprising control means for controlling the LED light source to the.
本発明によれば、入力周波数によって回折する光の波長を決定可能とした音響光学素子を用いることにより、検出波長を自在に選択でき、多波長を簡単に、高精度に検出できる光走査型共焦点顕微鏡を提供できる。 According to the present invention, by using an acoustooptic device capable of determining the wavelength of light diffracted by the input frequency, the detection wavelength can be freely selected, and an optical scanning type that can easily detect multiple wavelengths with high accuracy. A focusing microscope can be provided.
以下、本発明の実施の形態及び参照例を図面に従い説明する。 Hereinafter, embodiments and reference examples of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の参照例)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る光走査型共焦点顕微鏡の概略構成を示すものである。図1において、1は光源としてのレーザ光源ユニットで、このレーザ光源ユニット1は、異なる波長のレーザ光を発振するレーザ光源2、3、4を有している。
(First reference example )
FIG. 1 shows a schematic configuration of an optical scanning confocal microscope according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a laser light source unit as a light source. The laser light source unit 1 includes
レーザ光源4からのレーザ光の光路上には、反射ミラー5が配置されている。また、レーザ光源3からのレーザ光の光路上には、反射ミラー5で反射されるレーザ光との交点上にダイクロイックミラー6が配置されている。ダイクロイックミラー6は、これら2つのレーザ光路を合成するもので、レーザ光源3からのレーザ光を反射し、反射ミラー5で反射されるレーザ光を透過するようになっている。レーザ光源2からのレーザ光の光路上には、ダイクロイックミラー6からのレーザ光との交点上にダイクロイックミラー7が配置されている。ダイクロイックミラー7は、これら2つのレーザ光路を合成するもので、レーザ光源3からのレーザ光を透過し、ダイクロイックミラー6からのレーザ光を反射するようになっている。
A reflection mirror 5 is disposed on the optical path of the laser light from the
ダイクロイックミラー7により合成されたレーザ光の光路上には、波長切替手段、レーザ光ON/OFF手段、レーザ光強度制御手段として音響光学可変フィルタ(以下、AOTFとする)8が配置されている。AOTF8は、レーザ光源2、3、4からのレーザ光に対して波長選択、ON/OFF制御及び強度制御を行なうものである。
On the optical path of the laser beam synthesized by the
AOTF8の出射端には、ファイバとしてシングルモードファイバ9の入射端が配置され、このシングルモードファイバ9を介してレーザ光源ユニット1からのレーザ光を走査ユニット10に導入するようになっている。
An incident end of a
走査ユニット10は、シングルモードファイバ9の出射側に、レーザ光を平行光にするコリメートレンズ11が配置されている。
In the
コリメートレンズ11の平行光の光路上には、音響光学素子12が配置されている。音響光学素子12についての詳細は後述する。
An
音響光学素子12を透過した光路上には、集光レンズ13が配置されている。集光レンズ13は、音響光学素子12を透過した平行光を集光するもので、この集光位置に、ピンホール14が配置されている。
A
ピンホール14を透過した光路には、コンフォーカルレンズ15が配置されている。コンフォーカルレンズ15は、ピンホール14を透過した光を再び平行光に変換する。コンフォーカルレンズ15により平行光となった光路には、光走査手段として走査光学ユニット16が配置されている。走査光学ユニット16は、直交する2方向に光を偏向するための2枚のミラー(不図示)を有し、これらのミラーによりレーザ光を2次元方向に走査するようになっている。
A
走査光学ユニット16で2次元走査されたレーザ光の光路上には、リレーレンズ17を介して結像レンズ18、対物レンズ19が配置されている。リレーレンズ17は、走査光学ユニット16からの光束を対物レンズ19の瞳径程度に拡大するもので、結像レンズ18を通して対物の瞳位置に光を満たす役割を有している。
An
これにより、走査光学ユニット16で2次元走査されたレーザ光は、リレーレンズ17、結像レンズ18、対物レンズ19を介して標本20の焦点位置に結像される。また、標本20から発した蛍光は、対物レンズ19、結像レンズ18、リレーレンズ17、走査光学ユニット16、コンフォーカルレンズ15まで戻るようになっている。
As a result, the laser light that is two-dimensionally scanned by the scanning
コンフォーカルレンズ15に戻った蛍光は、ピンホール14に集光される。この場合、ピンホール14は、標本20面上の焦点位置と共役に配置されており、ピンホール14によって共焦点効果を得られるようにしている。
The fluorescence that has returned to the
そして、ピンホール14を透過した標本20面上の焦点位置からの蛍光は、集光レンズ13で平行光となり、再び音響光学素子12に導かれる。
Then, the fluorescence from the focal position on the surface of the
音響光学素子12は、超音波を印加することで屈折率の変化を誘起し、光が屈折を受ける現象を利用したデバイスで、超音波の周波数、つまり入力周波数によって、回折する光の波長を決定できるようになっている。具体的には、特定周波数における選択可能な光の波長幅は、3nm程度であるが、一般的な蛍光波長を取得するには、10nmから40nm程度の幅が必要であることから、音響光学素子12に対し複数の異なる周波数を同時に入力することによって、3nmから数十nmまでの蛍光波長を一度に検出できるようになる。つまり、検出波長幅を決定するには、異なる周波数をどれだけ入れるかによって決定される。また、回折光の強度は、入力信号の大きさ、例えば電圧値を制御することで可能であり、この電圧の値によって、回折光強度を0〜90%の範囲で制御することが可能になる。
The
音響光学素子12により回折される蛍光の光路は、P成分と、S成分の2つ偏光成分201、202に分離される。
The fluorescence optical path diffracted by the
一方の偏光成分201の光路には、検出手段として検出器22が配置されている。検出器22は、偏光成分201の蛍光を検出するもので、検出した光を光電変換して出力するようになっている。また、他方の偏光成分202の光路には、検出器23が配置されている。検出器23は、偏光成分202の蛍光を検出するもので、検出した光を光電変換して出力するようになっている。
In the optical path of one
他方の偏光成分202の光路には、反射ミラー24が配置されている。この反射ミラー24は、光路に対して挿脱可能になっており、光路中に挿入されている状態(図示状態)では、偏光成分202の蛍光を反射し、検出器22に導入するようにしている。つまり、反射ミラー24が光路に挿入されている状態(図示状態)では、P成分と、S成分の2つ偏光成分201、202の蛍光が検出器22で検出され、反射ミラー24が光路から退避している状態では、P成分と、S成分の2つ偏光成分201、202の蛍光が各別に検出器22、23で検出されるようになっている。
A
AOTF8、走査光学ユニット16、音響光学素子12、検出器22、23および反射ミラー24には、制御ユニット25が接続されている。制御ユニット25には、パーソナルコンピュータ(以下、PC)26が接続されている。
A
制御ユニット25は、PC26の指示により各機器のに制御を実行するもので、AOTF8に対して、レーザ光の波長切替えと光の強度を制御を行なう。また、走査光学ユニット16の走査に同期して、AOTF8によるレーザ光のON/OFFも制御する。これは、標本20上の所望する領域だけで、蛍光を検出する場合に有効である。また、走査型共焦点レーザ顕微鏡においては、走査光学ユニット16を走査するときに、往復走査する場合と片側走査する場合があるが、片側走査する場合は、蛍光を検出しない戻り走査時にAOTF8に対しレーザ光をOFFするように制御する。
The
制御ユニット25によるAOTF8の制御は、制御ユニット25からの電気信号により行なう。また、AOTF8のON/OFFは、AOTF8に入力する周波数信号をON/OFFすることで行う。さらに、レーザ光の波長選択は、AOTF8に入れる周波数で決定される。例えば、2つ以上の周波数をAOTF8に入れれば、2つ以上の波長のレーザ光のON/OFFをすることができる。
Control of the
また、制御ユニット25は、音響光学素子12での各種の制御も行なう。この場合、蛍光の検出波長幅を大きく取りたければ、複数の異なる周波数を一度に入力する。また、検出波長域を切り替えるには、異なる入力周波数を選択的に切り替えるように制御する。さらに、入力信号の振幅(強さ)を変えることによって、光の回折強度(透過量)を変えることもできる。例えば、標本20からの光として、光量の大きな反射光を検出するときに、50%程度の透過量とすることで、レーザ光源ユニット1からの光を標本20に導入し、標本20からの反射光を検出器22(23)に導くことが可能である。この場合、標本20からの反射光は、検出器22(23)に戻るが、レーザ光源ユニット1からの光は、標本20からの反射光の導入方向と逆で、検出器22(23)に戻らないので、光アイソレータとして機能させることができる。
The
さらに、制御ユニット25は、反射ミラー24の光路への挿脱も制御する。この場合、反射ミラー24を光路に挿入すると、蛍光のP成分と、S成分の2つ偏光成分201、202が検出器22で検出でき、また、反射ミラー24を光路から退避させると、蛍光のP成分と、S成分の2つ偏光成分201、202がそれぞれ検出器22、23で検出できるようにしている。
Furthermore, the
次に、このように構成した参照例の作用を説明する。 Next, the operation of the reference example configured as described above will be described.
この場合、制御ユニット25は、AOTF8によるレーザ光の波長を切替えと音響光学素子12の入力周波数の切り替えを高速で行なうとともに、検出器22(23)での蛍光検出のタイミングと走査光学ユニット16の2次元走査を同期させるように制御する。
In this case, the
この状態から、レーザ光源ユニット1のレーザ光源2,3,4からのレーザ光がAOTF8を介して順に切り替えられると、、シングルモードファイバ9を介して走査ユニット10のコリメートレンズ11に入射し、平行光となって、音響光学素子12に導かれる。
From this state, when the laser light from the
音響光学素子12を出射したレーザ光は、集光レンズ13で集光され、ピンホール14を通ってコンフォーカルレンズ15により平行光となって走査光学ユニット16に入射し、2次元走査される。走査光学ユニット16で2次元走査されたレーザ光は、リレーレンズ17、結像レンズ18、対物レンズ19を介して標本20の焦点位置に結像される。
The laser light emitted from the
この場合、標本20として、複数の蛍光色素を標識した多重染色標本が用いられていると、レーザ光源2,3,4の異なる波長のレーザ光の励起により、波長の異なる蛍光が発生する。これら蛍光は、対物レンズ19、結像レンズ18、リレーレンズ17、走査光学ユニット16を介してコンフォーカルレンズ15に戻り、ピンホール14に集光される。
In this case, when a multiple staining sample labeled with a plurality of fluorescent dyes is used as the
そして、ピンホール14で共焦点検出された蛍光は、集光レンズ13で平行光となり、再び音響光学素子12に導かれる。
The fluorescence confocally detected by the
この場合、音響光学素子12は、制御ユニット25により、AOTF8でのレーザ光の波長切り替えに応じて、入力周波数が切り替えられ、蛍光検出の波長域を高速で切り替える。これにより、標本20からの波長の異なる蛍光は、音響光学素子12で順次回折され検出器22(23)に導びかれる。このとき、反射ミラー24を光路に挿入しておけば、各波長の蛍光のP成分と、S成分の2つ偏光成分201、202を検出器22で検出でき、反射ミラー24を光路から退避させれば、蛍光のP成分と、S成分の2つ偏光成分201、202がそれぞれ検出器22、23で検出することができる。
In this case, the
ここで、具体例として、標本20に標識された複数の蛍光色素として、FITCとローダミンの場合を例に説明すると、FITCは、490nmの励起により、515nm程度の蛍光を発生し、ローダミンは、550nmの励起により、580nm程度の蛍光を発生する。説明上、レーザ光源ユニット1のレーザ光源として、FITCには、アルゴンレーザの488nm、ローダミンには、HeNeレーザの543nmを使用する。
Here, as a specific example, the case where FITC and rhodamine are used as a plurality of fluorescent dyes labeled on the
まず、アルゴンレーザからのレーザ光を音響光学素子12、対物レンズ19を介して標本20上に集光させると、標本20の中でFITCで標識された部位が励起される。励起された部位からは、520nmの波長の蛍光が発生し、この蛍光が音響光学素子12に導入される。このとき、音響光学素子12に対し520nmに相当する周波数を入力すると、520nmの光だけが回折され、回折された光は、検出器22(23)により検出され、画像化される。
First, when laser light from an argon laser is condensed on the
次に、HeNeレーザからのレーザ光を音響光学素子12、対物レンズ19を介して標本20上に集光させると、今度は、標本20の中でローダミンで標識された部位が励起される。励起された部位からは、580nmの波長の蛍光が発生し、この蛍光が音響光学素子12に導入される。このとき、音響光学素子12に対し580nmに相当する周波数を入すると、580nmの光だけが回折され、回折された光は、検出器22(23)により検出され、画像化される。
Next, when the laser light from the HeNe laser is condensed on the
この例では、FITCで標識された部位とローダミンで標識された部位の画像を別々に取得するようにしたが、走査光学ユニット16において、X方向については、同じ位置について2度ずつラインスキャンを行ない、1度目のスキャンでFITC、2度目のスキャンでローダミンのそれぞれの蛍光を検出するように、AOTF8でのレーザ光の波長選択と音響光学素子12への入力周波数を高速に切り替えることで、ほぼ同時に2種類波長の蛍光を検出することができる。この場合、X方向の同じラインごとに検出したデータについて、Y方向を1ライン分ずらしながら画像を生成することによりフレーム画像を取得することができる。
In this example, the images of the site labeled with FITC and the site labeled with rhodamine are separately acquired. However, in the scanning
また、FITCとローダミンのそれぞれの蛍光検出をライン毎ではなく、ピクセル毎に行えば、ほぼ同時に2つの画像を取得できる。このようなピクセル毎の蛍光検出では、音響光学素子12の入力信号の周波数切り替えをμsecオーダーで行なう必要がある。
Moreover, if each fluorescence detection of FITC and rhodamine is performed not for each line but for each pixel, two images can be acquired almost simultaneously. In such fluorescence detection for each pixel, it is necessary to switch the frequency of the input signal of the
また、上述では、検出器が1個の場合においても2波長の蛍光検出をほぼ同時にできる例を述べているが、例えば標本20が2つ以上の蛍光色素で標識されているときは、従来では、2つ以上の検出器を必要としていたが、音響光学素子12への入力周波数を高速に切り替えることで、検出器は1個で多波長の検出が可能となる。つまり、レーザ光源の波長の切り替えに合せて、音響光学素子12の音響光学素子12への入力周波数を高速に切り替えるようにすることで、多波長蛍光のほぼ同時性をもった画像を検出することが可能となる。
In the above description, an example in which two wavelengths of fluorescence can be detected almost simultaneously even with a single detector is described. For example, when the
従って、このようにすれば、AOTF8によるレーザ光源ユニット1からのレーザ光の波長切り替えに応じて音響光学素子12の入力周波数を制御することにより検出波長を自在に選択できるので、多重染色標本から発せられる波長の異なる蛍光を、1個の検出器22により簡単に、精度よく検出することができる。これにより、従来、異なる蛍光波長の蛍光を検出する場合、検出したい蛍光波長毎に検出光路と検出器を用意したり、複数の光学フィルタを切り替える手段を有するものと比べ、構成を簡単にでき、価格的にも安価にできる。
Therefore, in this way, the detection wavelength can be freely selected by controlling the input frequency of the
また、AOTF8や音響光学素子12の制御は、PC26においてAOTF8の切替順序や音響光学素子12の入力周波数の切り替えなどのメニューを作成しておけば、簡単に制御条件を変更することが可能である。このことは、現在存在しない蛍光波長の特性を有する新たな蛍光試薬が開発されたとしても、これら蛍光波長の検出にも簡単に対応することができる。
Control of the
さらに、光学フィルタを追加するなどのメンテナンス作業を必要としないばかりか、ユーザが自由にプログラマブルに波長を変えられることから、新たな実験をしたいような場合にフィルタを購入することなく、直ちに実験を始めることができる。
In addition to not requiring maintenance work such as adding an optical filter , the user can freely change the wavelength, so if you want to do a new experiment, do not purchase a filter and immediately perform an experiment. You can start.
さらに、ダイクロイックミラー(DM)、光学フィルタなどの光学素子の使用数を大幅に少なくできるので、光学系がシンプルになり、装置の小型化が可能である。また、光学素子が多いと各光学素子を通過するごとに、蛍光強度が低下していくという不都合があるが、光学系がシンプルなことから、常に明るい画像検出が可能である。 Furthermore, since the number of optical elements such as dichroic mirrors (DM) and optical filters can be greatly reduced, the optical system is simplified and the apparatus can be miniaturized. In addition, when there are many optical elements, there is a disadvantage that the fluorescence intensity decreases each time the optical elements pass, but since the optical system is simple, it is possible to always detect a bright image.
なお、図1では、レーザ光源ユニット1からのレーザ光の導入光路と、標本20からの蛍光の検出光路に共通のピンホール14が入っており、導入光路では、標本20上に光を結像するスポット径を決定する役割を持たせ、また、検出光路では、焦点があった光だけを検出する役割を持たせるようになっているが、導入光路と検出光路を分離した構成とすることも可能である。ピンホール14を共通化した場合は、安価に構成できるメリットがあり、分離する場合は、装置の構成を自由にできるメリットがある。
In FIG. 1, a
(第1の参照例の変形例)
第1の参照例では、音響光学素子12の入力周波数を印加しても回折を受けない0次側にレーザ光源ユニット1からのレーザ光を導入し、1次回折光が得られる側に検出器22(23)を配置するようにしたが、音響光学素子12の1次光からレーザ光を導入し、0次光側に検出器22を配置するようにしてもよい。
(Modification of the first reference example)
In the first reference example , the laser light from the laser light source unit 1 is introduced to the 0th order side which is not diffracted even when the input frequency of the
このようにすると、音響光学素子12でレーザ光の波長を選択しながら、検出器22で蛍光を検出することが可能である。この場合、標本20が1つの波長で2つの蛍光を発生する場合は対応ができないが、音響光学素子12で入力周波数を選択しないで画像が取得できる。また、このような構成では、音響光学素子12の回折効率を100%確保できないため、検出器22の前にレーザ波長に応じたバリアフィルタを入れることが望ましい。それ以外は、上述した第1の参照例と同じである。
In this way, it is possible to detect the fluorescence with the
(第2の参照例)
次に、本発明の第2の参照例を説明する。
(Second reference example )
Next, a second reference example of the present invention will be described.
この場合、図1で示した光走査型共焦点顕微鏡の概略構成については、同様なので、同図を援用するものとする。 In this case, since the schematic configuration of the optical scanning confocal microscope shown in FIG. 1 is the same, the same figure is used.
この第2の参照例では、走査ユニット10へのレーザ光の導入路にシングルモードファイバ9を設けているが、シングルモードファイバ9に代えて図1に示すようにマルチモードファイバ31を設けるようにしている。
In the second reference example , the
一般に、レーザ顕微鏡では、レーザ光源から出力されたレーザ光を顕微鏡本体に導くために、光ファイバがよく用いられる。レーザ顕微鏡において最大限の解像力を発揮させるためには、標本を理想的な点光源で照明する必要がある。レーザ光が複数のモードの光を含んでいると、理想的な結像が阻害される。そのために、レーザ光の伝送に用いる光ファイバとして、単一モードの、光のみを伝播させるシングルモードファイバが使用されていた。シングルモードファイバを用いることにより、レーザ光は単一モードのままで標本へ導かれる。特に、シングルモードファイバを使用することで、一般的なコンベンショナル顕微鏡より1.3倍程度の高分解能を得ることも可能である。 In general, in a laser microscope, an optical fiber is often used to guide laser light output from a laser light source to the microscope body. In order to maximize the resolution in a laser microscope, it is necessary to illuminate the specimen with an ideal point light source. When the laser light includes a plurality of modes of light, ideal imaging is hindered. Therefore, a single mode fiber that propagates only light has been used as an optical fiber used for laser beam transmission. By using the single mode fiber, the laser light is guided to the specimen while remaining in a single mode. In particular, by using a single mode fiber, it is possible to obtain about 1.3 times higher resolution than a general conventional microscope.
ところが、光走査型共焦点顕微鏡では、高分解の要求だけではなく、上述したように多重染色標本の内部観察するのに用いられ、広い波長領域に亘って異なる波長のレーザ光を伝送することがある。生物研究の分野では、標本を標識するための種々の蛍光試薬とともに、2光子励起法やケージド試薬の解除のような特殊な観察方法が利用されている。これらを用いた観察のために、照射光としても種々の波長のレーザ光が用いられる。しかし、シングルモードファイバは、その特性上、伝播可能な波長帯域に制限がある。従来のレーザ顕微鏡では、このように広い波長範囲(例えば可視、紫外、赤外)を使用するにあたり、前述の観点から各帯域のレーザ光を単一モードで伝送するために、それぞれの帯域専用のシングルモードファイバを使用していた。これに伴い、複数の光ファイバで伝送されてくるレーザ光を最終的に一本の顕微鏡光軸に正確に統合するために、レーザ光を合成するための精密な光学系が必要だった。このため、高価なシングルモードファイバを複数用いることによる装置の高額化や、合成光学系の精密な調整の手間と光量ロスの問題があった。 However, the optical scanning confocal microscope is not only required for high resolution but also used for internal observation of multiple stained specimens as described above, and can transmit laser beams having different wavelengths over a wide wavelength region. is there. In the field of biological research, special observation methods such as two-photon excitation method and release of caged reagent are used together with various fluorescent reagents for labeling specimens. For observation using these, laser light of various wavelengths is used as irradiation light. However, the single mode fiber is limited in the wavelength band that can be propagated due to its characteristics. In the conventional laser microscope, when using such a wide wavelength range (for example, visible, ultraviolet, infrared), in order to transmit the laser light of each band in a single mode from the above-mentioned viewpoint, Single mode fiber was used. Along with this, a precise optical system for synthesizing the laser beams was necessary in order to finally integrate the laser beams transmitted through the plurality of optical fibers accurately into one microscope optical axis. For this reason, there are problems in that the apparatus is expensive due to the use of a plurality of expensive single-mode fibers, the precision adjustment of the combining optical system, and the light loss.
これに対し、マルチモードファイバ31は、シングルモードファイバのコア径が2〜5μm程度であったものを、2〜2000μmもの径の大きなものを使用することができるため、300〜2000nm程度の広波長領域に亘って光透過率が良い状態を確保でき、損失の少ない光伝送が可能になる。このため、シングルモードファイバを使用するのに比べ、使用するファイバ本数を大幅に少なくでき、価格的に安価にできる。 On the other hand, since the multimode fiber 31 can be a single mode fiber having a core diameter of about 2 to 5 μm and a large diameter of 2 to 2000 μm, and therefore has a wide wavelength of about 300 to 2000 nm. A state where the light transmittance is good over the region can be ensured, and optical transmission with less loss becomes possible. For this reason, the number of fibers to be used can be greatly reduced compared to the case of using a single mode fiber, and the cost can be reduced.
マルチモードファイバは、ファイバ自体の価格もシングルモードファイバより安価である。マルチモードファイバはレーザ光を複数のモードで伝送するため、マルチモードファイバを使用した場合には理想的な点光源を得ることはできない。しかし、ピンホール14を備えていることにより、立体的な標本の観察に重要な共焦点効果は確保される。解像度はシングルモードファイバ使用時に比較すると低下するが、解像度を限界レベルまで要求しない観察用途に対して、安価で構成の簡単な走査型共焦点蹟微鏡を提供できる。
Multimode fiber is less expensive than single mode fiber itself. Since the multimode fiber transmits laser light in a plurality of modes, an ideal point light source cannot be obtained when the multimode fiber is used. However, the provision of the
(第3の参照例)
次に、本発明の第3の参照例を説明する。
(Third reference example )
Next, a third reference example of the present invention will be described.
この場合、図1で示した光走査型共焦点顕微鏡の概略構成については、同様なので、同図を援用するものとする。 In this case, since the schematic configuration of the optical scanning confocal microscope shown in FIG. 1 is the same, the same figure is used.
この場合も、第2の参照例と同様にシングルモードファイバ9に代えて図1に示すようにマルチモードファイバ31を用いるようにしている。このようなマルチモードファイバ31を用いると、第2の参照例で述べたような利点を得られる。
Also in this case, as in the second reference example , a multimode fiber 31 is used instead of the
マルチモードファイバ31を使用すると、上述したようにコア径を大きくできるため、光源として、レーザ光源2、3、4を用いているが、レーザ光源以外の各種の光源を使用することができる。例えば、コア径が2〜5μm程度のシングルモードファイバでは、LED、キセノンランプあるいは水銀ランプなどの光源を導入することが難しく、導入できても、0、1%も透過させることができない。また、シングルモードファイバは、可視領域の波長で波長幅200nm程度のものしか、製作することができない。
When the multimode fiber 31 is used, the core diameter can be increased as described above. Therefore, although the
これに対して、マルチモードファイバ31を使用すると、上述したようにコア径を2〜2000μmにも大きくでき、300〜2000nmもの広波長領域に亘って光透過率を良好に確保できるので、レーザ光源ユニット1の光源として、LED、キセノンランプ、水銀ランプなどの光の波長幅の広い光源を使用しても、効率のよいシステムが実現できる。 On the other hand, when the multimode fiber 31 is used, the core diameter can be increased to 2 to 2000 μm as described above, and the light transmittance can be secured well over a wide wavelength region of 300 to 2000 nm. Even when a light source having a wide wavelength range such as an LED, a xenon lamp, or a mercury lamp is used as the light source of the unit 1, an efficient system can be realized.
従来では、紫外波長と可視域波長で、ファイバを分けて導入していたが、マルチモードファイバ31では、その必要がなくなり、その分、光学部品を少なくすることができ、安価で小型なシステムが構築できる。また、LED、水銀ランプ、キセノンランプなどの光源は、レーザ光源に比べて安価に入手することができるので、安価なシステムが構築できる。 Conventionally, the fibers are introduced separately for the ultraviolet wavelength and the visible wavelength, but the multimode fiber 31 eliminates the necessity, and the optical components can be reduced correspondingly, resulting in an inexpensive and small system. Can be built. In addition, light sources such as LEDs, mercury lamps, and xenon lamps can be obtained at a lower cost than laser light sources, so an inexpensive system can be constructed.
なお、光源として、水銀ランプやキセノンランプを用いた場合は、光源から対物レンズまでの間の光路上に、励起波長を選択する波長選択素子(液晶シャッターを利用すると高速な切り替えが可能である。)を入れることが望ましい。また、光源としてLEDを用いた場合は、LEDを電気的にON/OFFすることで励起波長を選択することが可能である。この場合は、LEDの波長特性がレーザ光源に較べて、ブロードであるために、LEDからの光の光路上に励起波長に合せたフィルタを設けておくことが望ましい。 When a mercury lamp or a xenon lamp is used as the light source, a wavelength selection element for selecting an excitation wavelength (a liquid crystal shutter can be used for high-speed switching on the optical path from the light source to the objective lens. ) Is desirable. When an LED is used as the light source, the excitation wavelength can be selected by electrically turning on / off the LED. In this case, since the wavelength characteristic of the LED is broader than that of the laser light source, it is desirable to provide a filter in accordance with the excitation wavelength on the optical path of the light from the LED.
(第4の参照例)
次に、本発明の第4の参照例を説明する。
(Fourth reference example )
Next, a fourth reference example of the present invention will be described.
この場合、図1で示した光走査型共焦点顕微鏡の概略構成については、同様なので、同図を援用するものとする。 In this case, since the schematic configuration of the optical scanning confocal microscope shown in FIG. 1 is the same, the same figure is used.
この場合、シングルモードファイバ9に代えてマルチモードファイバ31を用いると、光源としてLEDを用いることができる。このようなLEDを用いた光走査型共焦点顕微鏡では、走査光学ユニット16の走査に応じてLEDより発せられる光の光量を切り替えることにより、効率的な画像取得を行なうことができる。LEDは、水銀ランプやキセノンランプなどの他の光源に比べると、光量が小さいが、光量の切り替えを高速で行なうことができるので、例えば画像を取り込むときは光量を大きくし、画像を取り込まないときは光量を小さくするように制御すると、平均電力を下げることができる。つまり、LEDには定格電力が決っているが、この定格電力は、時間単位で決っているので、画像を取り込むときの光量と画像を取り込まないときは光量の割合を2:1とすれば、光量を大きくするときの電流の値を平均電力時の電流値の2倍に上げることが可能になる。こうすることで、LEDの定格電流の2倍の電流を供給し、光量を十分に大きくした状態で、画像を取り込むことができるので、効率的な画像取得を行なうことができる。
In this case, if the multimode fiber 31 is used instead of the
勿論、この場合も、マルチモードファイバ31を使用することで、第2の参照例で述べたような利点を得ることができる。 Of course, also in this case, by using the multimode fiber 31, the advantages described in the second reference example can be obtained.
(第5の参照例)
次に、本発明の第5の参照例を説明する。
(Fifth reference example )
Next, a fifth reference example of the present invention will be described.
この場合、図1で示した光走査型共焦点顕微鏡の概略構成については、同様なので、同図を援用するものとする。 In this case, since the schematic configuration of the optical scanning confocal microscope shown in FIG. 1 is the same, the same figure is used.
生物系の実験において、FRAPという手法がある。このFRAPは、細胞の特定部位の蛍光を退色させることによる一連の流れを解析する手法である。つまり、細胞内では、タンパクの移動が常に起きているために、退色した部位が、時間とともに復帰する現象があり、この一連の流れで解析する手法のことである。 In biological experiments, there is a technique called FRAP. This FRAP is a technique for analyzing a series of flows by fading the fluorescence of a specific part of a cell. In other words, there is a phenomenon in which a fading site is restored with time because protein movement is constantly occurring in the cell, and this is a technique of analyzing with this series of flows.
しかし、細胞の特定部位の蛍光の退色から復帰までの過程を検出する場合、蛍光を退色させるため光源から光の強度を強める必要があるが、従来の技術では、光源の光の強度を強めると、光源の光が検出器に戻ってしまい、検出精度を低下させるという問題を生じる。このため、光源からの光の戻りをできるだけ除去する必要がある。 However, when detecting the process from fluorescence fading to restoration of a specific part of a cell, it is necessary to increase the intensity of light from the light source in order to discolor the fluorescence. The light from the light source returns to the detector, causing a problem that the detection accuracy is lowered. For this reason, it is necessary to remove the return of light from the light source as much as possible.
そこで、従来では、光源からの光が戻らないように光路中にダイクロイックミラや波長選択するためのフィルタを配置したり、検出器のダイナミックレンジを、検出器に印加する電圧で制御するようにしている。しかし、光路中にダイクロイックミラやフィルタを配置するのでは、使用する光学部品が多くなって、価格的に高価なものとなり、また、検出器に印加する電圧するにも、制御するための電圧は高圧なため、mSオーダでしか切り替えを行なうことができず、精度の良い制御が難しい。 Therefore, conventionally, a dichroic mirror and a filter for selecting a wavelength are arranged in the optical path so that the light from the light source does not return, or the dynamic range of the detector is controlled by the voltage applied to the detector. Yes. However, if dichroic mirrors and filters are arranged in the optical path, the number of optical components used is increased and the cost becomes expensive. Also, the voltage to be controlled is not limited to the voltage applied to the detector. Because of the high pressure, switching can be performed only in the mS order, and accurate control is difficult.
これに対して第4の参照例では、レーザ光源ユニット1からのレーザ光は、検出器22(23)側には戻らないが、レーザ光のパワー強度にほぼ比例して、強い強度の蛍光を検出器22(23)で検出する必要がある。この場合、強度の強い蛍光を検出器22(23)にそのまま入射してしまうと、検出器22(23)のダイナミックレンジが足りなくなることがある。 On the other hand, in the fourth reference example , the laser light from the laser light source unit 1 does not return to the detector 22 (23) side, but emits strong fluorescent light almost in proportion to the power intensity of the laser light. It is necessary to detect with the detector 22 (23). In this case, if the intense fluorescence is incident on the detector 22 (23) as it is, the dynamic range of the detector 22 (23) may be insufficient.
この場合、音響光学素子12により回折する光を弱めてあげれば、検出器22(23)のダイナミックレンジ以内で検出することが可能となる。このためには、音響光学素子12に対する入力信号の大きさ、例えば電圧値を制御するようにする。この電圧値の制御によって回折光の強度を0〜90%の範囲で制御することが可能となり、強度の強い蛍光についても、検出器22(23)のダイナミックレンジ以内で検出することができる。
In this case, if the light diffracted by the acousto-
また、検出器22(23)で検出された蛍光を光電変換した後の電気信号のレベルを見ながら、退色具合を観察し、退色を判断したレベルで、画像を取得するようにすれば、退色直後の画像が取得できるので、退色後の時間経過を無駄なく測定することができる。 Further, if the image is acquired at the level at which the color fading is determined by observing the degree of color fading while observing the level of the electrical signal after photoelectrically converting the fluorescence detected by the detector 22 (23), the color fading is obtained. Since the immediately following image can be acquired, the time lapse after fading can be measured without waste.
なお、上述では、音響光学素子12への電圧値を制御することで回折光の強度を変えるような説明をしたが、蛍光の波長はブロードな波長で戻ってくるので、蛍光の波長の裾野を検出するようにすれば、同じ効果を実現できる。つまり、図1の構成では、音響光学素子12において高速で波長範囲を可変できるので、退色中は、蛍光波長の裾野で検出し、画像取得中は、蛍光画像を検出するようにすればよい。そして、画像取得と退色中の画像取得の切り替えを退色中の輝度情報から判断して、蛍光画像を取得するようにすれば、FRAPの実験が可能となる。
In the above description, the intensity of the diffracted light is changed by controlling the voltage value to the
(一実施形態)
次に、本発明の一実施形態を説明する。
( One embodiment )
Next, an embodiment of the present invention.
図2は、本発明の一実施形態にかかるレーザ走査顕微鏡の概略構成を示している。図2において、41はレーザ光源ユニットで、このレーザ光源ユニット41も、異なる波長のレーザ光を発振するレーザ光源42、43、44を有している。また、これらレーザ光源42、43、44からのレーザ光の光路には、反射ミラー45、ダイクロイックミラー46,47を有するレーザ光路合成手段が設けられている。
FIG. 2 shows a schematic configuration of a laser scanning microscope according to an embodiment of the present invention. In FIG. 2, 41 is a laser light source unit, and this laser
レーザ光源ユニット41のレーザ光路合成手段からの光路には、マルチモードファイバ48の入射端が配置されている。この場合、マルチモードファイバ48には、コア径が2〜2000μmで、300〜2000nm程度の広波長領域に亘って良好な光透過率を得られるものが用いられている。
An incident end of the
マルチモードファイバ48の出射端からの光の光路には、ダイクロイックミラー49、50が配置されている。ダイクロイックミラー49は、レーザ光源51からのレーザ光をマルチモードファイバ48からのレーザ光に合成するものである。この場合、レーザ光源51は、マルチモードファイバ48の波長領域を外れた波長のレーザ光を発生するものである。ダイクロイックミラー50は、各レーザ光源42〜44、51からのレーザ光を透過し、後述する標本57からの検出光(蛍光)を反射するような特性を有している。
Dichroic mirrors 49 and 50 are disposed in the optical path of light from the emission end of the
ダイクロイックミラー50の透過光路上には、走査光学ユニット52が配置されている。この走査光学ユニット52は、直交する2方向に光を偏向するための2枚のミラー52a、52bを有し、これらのミラー52a、52bによりレーザ光を2次元方向に走査するようになっている。
A scanning
走査光学ユニット52で2次元走査されたレーザ光の光路上には、瞳投影レンズ53、反射ミラー54、結像レンズ55、対物レンズ56および標本57が配置されている。この場合、走査光学ユニット52で2次元走査されたレーザ光は、瞳投影レンズ53、反射ミラー54、結像レンズ55、対物レンズ56を通り、不図示のステージ上に保持された標本57上に集光され、また、標本57から発せられる検出光(蛍光)は、対物レンズ56、結像レンズ55、反射ミラー54、瞳投影レンズ53、走査光学ユニット52を通り、ダイクロイックミラー50まで戻るようになっている。
A
ダイクロイックミラー50の反射光路には、バリアフィルタ58、コンフォーカルレンズ59およびピンホール60が配置されている。
In the reflected light path of the
バリアフィルタ58は、レーザ光源42〜44、51からのレーザ光のそれぞれの波長をカットし、標本57からの検出光(蛍光)の波長域を透過するような特性を有している。コンフォーカルレンズ59は、ダイクロイックミラー50を反射してきた検出光をピンホール60に集光させようにしている。ピンホール60は、標本57上の焦点位置と共役に配置されており、ピンホール60上に集光した光に対して共焦点効果を得られるようにしている。
The
ピンホール60を透過した光路には、光路分割手段としてのダイクロイックミラー61が配置されている。ダイクロイックミラー61で分割された一方の光路には、第1の検出手段としてバンドパスフィルタ62を介して検出器63が配置され、他方のの光路には、第2の検出手段としてバンドパスフィルタ64を介して検出器65が配置されている。検出器63は、バンドパスフィルタ62を透過される特定波長の検出光(蛍光)を検出し、検出器65は、バンドパスフィルタ64を透過される特定波長の検出光(蛍光)を検出するものである。
A
このような構成によると、レーザ光源ユニット41のレーザ光源42,43,44からのレーザ光が出力されると、マルチモードファイバ48を介してダイクロイックミラー50に入射する。ダイクロイックミラー50を透過したレーザ光は、走査光学ユニット52に入射し、2次元走査される。走査光学ユニット52で2次元走査されたレーザ光は、瞳投影レンズ53、反射ミラー54、結像レンズ55、対物レンズ56を介して標本57の焦点位置に結像される。
According to such a configuration, when the laser light from the
この場合、標本57として、複数の蛍光色素を標識した多重染色標本が用いられていると、レーザ光源42,43,44の異なる波長のレーザ光の励起により、波長の異なる蛍光が発生する。
In this case, when a multiple staining sample labeled with a plurality of fluorescent dyes is used as the
これらの蛍光は、対物レンズ56、結像レンズ55、反射ミラー54、瞳投影レンズ53、走査光学ユニット52を通り、ダイクロイックミラー50まで戻される。そして、ダイクロイックミラー50で反射し、バリアフィルタ58により標本57からの検出光(蛍光)が透過し、コンフォーカルレンズ59により、ピンホール60に集光される。
These fluorescences are returned to the
そして、ピンホール60での共焦点効果により得られた検出光は、ダイクロイックミラー61で2光路に分割され、バンドパスフィルタ62を介して検出器63で検出されると同時に、バンドパスフィルタ64を介して検出器65で検出される。
Then, the detection light obtained by the confocal effect in the
従って、このようにすれば、レーザ光源ユニット41からのレーザ光を導入するファイバとしてマルチモードファイバ48を用いることにより、第2の参照例で述べたような利点を得られる。また、シングルモードファイバのコア径が2〜5μm程度であったものが、マルチモードファイバ48では、2〜2000μmもの径の大きなものを使用することができる。これにより、300〜2000nm程度の広波長領域に亘って光透過率が良い状態を確保できるので、レーザ光源42,43,44からの波長の異なるレーザ光に対して損失の少ない伝送が可能になる。このため、シングルモードファイバを使用するのに比べ、使用するファイバ本数を大幅に少なくでき、価格的に安価にできる。
Therefore, in this way, the advantage described in the second reference example can be obtained by using the
また、上述では、光源として、レーザ光源42、43、44を用いているが、これらレーザ光源以外の各種の光源を使用することができる。例えば、コア径が2〜5μm程度のシングルモードファイバでは、LED、キセノンランプあるいは水銀ランプなどの光源を導入することが難しく、導入できても、0、1%も透過させることができない。また、シングルモードファイバは、可視領域の波長で波長幅200nm程度のものしか、製作することができない。これに対して、マルチモードファイバ48を使用すると、上述したようにコア径を2〜2000μmにも大きくでき、300〜2000nmもの広波長領域に亘って光透過率を良好に確保できるので、LED、キセノンランプ、水銀ランプなどの光の波長幅の広い光源を使用することができる。
In the above description, the
この場合、光源として水銀ランプやキセノンランプを用いた場合は、光源から対物レンズまでの間の光路上に、励起波長を選択する波長選択素子(液晶シャッターを利用すると高速な切り替えが可能である。)を入れることが望ましい。また、光源としてLEDを用いた場合は、LEDを電気的にON/OFFすることで励起波長を選択することが可能である。この場合は、LEDの波長特性がレーザ光源に較べて、ブロードであるために、LEDからの光の光路上に励起波長に合せたフィルタを設けておくことが望ましい。 In this case, when a mercury lamp or a xenon lamp is used as the light source, a wavelength selection element for selecting an excitation wavelength (a liquid crystal shutter can be used for high-speed switching on the optical path from the light source to the objective lens. ) Is desirable. When an LED is used as the light source, the excitation wavelength can be selected by electrically turning on / off the LED. In this case, since the wavelength characteristic of the LED is broader than that of the laser light source, it is desirable to provide a filter in accordance with the excitation wavelength on the optical path of the light from the LED.
さらに、マルチモードファイバ48を用いると、光源としてLEDを用いることができるので、このようなLEDを用いたレーザ走査顕微鏡では、走査光学ユニット52の走査に応じてLEDからの光の光量を切り替えることにより、効率的な画像取得を行なうことができる。LEDは、水銀ランプやキセノンランプなどの他の光源に比べると、光量が小さいが、光量の切り替えを高速で行なうことができるので、例えば走査光学ユニット52の2次元走査で、画像を取り込むタイミングでは光量を大きくし、画像を取り込まないタイミングでは光量を小さくするように制御すると、平均電力を下げることができる。つまり、LEDには定格電力が決っているが、この定格電力は、時間単位で決っているので、画像を取り込むときの光量と画像を取り込まないときは光量の割合を2:1とすれば、光量を大きくするときの電流の値を平均電力時の電流値の2倍に上げることが可能になる。こうすることで、LEDの定格電流の2倍の電流を供給し、光量を十分に大きくした状態で、画像を取り込むことができるので、効率的な画像取得を行なうことができる。
Further, when the
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, In the implementation stage, it can change variously in the range which does not change the summary.
さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。 Furthermore, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and is described in the column of the effect of the invention. If the above effect is obtained, a configuration from which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.
1…レーザ光源ユニット、2.3、4…レーザ光源
5…反射ミラー、6…ダイクロイックミラー
7…ダイクロイックミラー、8…AOTF
9…シングルモードファイバ、10…走査ユニット
11…コリメートレンズ、12…音響光学素子
13…集光レンズ、14…ピンホール
15…コンフォーカルレンズ、16…走査光学ユニット
17…リレーレンズ、18…結像レンズ
19…対物レンズ、20…標本、22.23…検出器
24…反射ミラー、25…制御ユニット
26…PC、31…マルチモードファイバ
41…レーザ光源ユニット、42.43、44…レーザ光源
45…反射ミラー、46.47…ダイクロイックミラー
48…マルチモードファイバ、49.50…ダイクロイックミラー
51…レーザ光源、52…走査光学ユニット
52a.52b…ミラー、53…瞳投影レンズ
54…反射ミラー、55…結像レンズ、56…対物レンズ
57…標本、58…バリアフィルタ、59…コンフォーカルレンズ
60…ピンホール、61…ダイクロイックミラー
62、64…バンドパスフィルタ、63、65…検出器
201.202…偏光成分
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser light source unit, 2.3, 4 ... Laser light source 5 ... Reflection mirror, 6 ...
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記LED光源からの光を伝送するマルチモード光ファイバと、
前記光ファイバからの光を前記標本上で2次元走査する光走査手段と、
前記光走査手段により走査された光を標本に収束させるとともに当該標本から発する検出光を集光する対物レンズと、
前記対物レンズにより集光された検出光を前記光ファイバより手前で検出器へ向けて分岐する分岐手段と、
前記分岐手段で分岐された検出光を共焦点検出するためのピンホールと、
前記光走査手段による2次元走査中において、検出光を取り込むタイミングでは前記LED光源の光量を大きくするよう前記LED光源を制御し、検出光を取り込まないタイミングでは前記LED光源の光量を小さくするよう前記LED光源を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする走査型共焦点顕微鏡。 An LED light source;
A multimode optical fiber for transmitting light from the LED light source;
Optical scanning means for two-dimensionally scanning light from the optical fiber on the specimen;
An objective lens for converging the light scanned by the light scanning means on the sample and collecting the detection light emitted from the sample;
Branching means for branching detection light collected by the objective lens toward the detector before the optical fiber;
A pinhole for confocal detection of the detection light branched by the branching means ;
During the two-dimensional scanning by the light scanning means, the LED light source is controlled to increase the light amount of the LED light source at the timing when the detection light is captured, and the light amount of the LED light source is decreased at the timing when the detection light is not captured. Control means for controlling the LED light source ;
A scanning confocal microscope characterized by comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004093547A JP4869562B2 (en) | 2004-03-26 | 2004-03-26 | Scanning confocal microscope |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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