JP5058625B2 - レーザ顕微鏡 - Google Patents
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Description
このレーザ顕微鏡においては、標本における観察断面とは異なる断面を光刺激するために、光刺激用のレーザ光の標本上における集光位置を可変にすることができる。
また、光刺激を行うスポット径の大きさを調整しようとする場合にも、光刺激用レーザ光の光路に配置したレンズを移動させることがあり、この場合にも同様の不都合が発生する。
本発明は、観察用のレーザ光を導く観察用光路と、光刺激用のレーザ光を導く光刺激用光路と、これらの光路を合成する光路合成部と、該光路合成部により合成された前記観察用のレーザ光および前記光刺激用のレーザ光を標本に照射する対物レンズとを備えるとともに、前記観察用光路または前記光刺激用光路の少なくともいずれかに、前記レーザ光の合焦位置を光軸方向に変更する合焦位置変更部と、該合焦位置変更部と前記光路合成部との間における光軸のずれ量を検出する光軸ずれ検出部と、前記合焦位置の変更に伴って前記光軸ずれ検出部により検出された光軸のずれ量に基づいて、前記光刺激用のレーザ光の照射位置が前記観察用のレーザ光の照射位置に合致するように、前記レーザ光の光軸を調節するアライメント部とを備えるレーザ顕微鏡を提供する。
このようにすることで、合焦位置調節およびスポット径調節に伴う光軸のシフトおよび傾きをアライメント部により補正し、標本の所望の位置に精度よく光刺激を与えることができる。
このようにすることで、各光路に設けられたレーザ光から異なる種類のレーザ光を出射させ、別個のスキャナにより走査範囲および照射位置をそれぞれ独立して調節することができる。
このようにすることで、超短パルスレーザ光源から出射されるレーザ光の波長の変更に伴って発生する光軸の変動も光軸ずれ検出部により検出し、アライメント部により補正することができる。
このようにすることで、波面変換素子の作動によりレーザ光の波面が変換され、刺激用のレーザ光の合焦位置を光軸方向に移動させることができる。
このようにすることで、レーザ光を標本に対して2次元的に走査するスキャナを利用して、光軸ずれを簡易に補正することが可能となる。
本実施形態に係るレーザ顕微鏡1は、図1に示されるように、標本Aを観察するためのレーザ光を出射する観察用光学系2と、標本Aに光刺激を与えるためのレーザ光を出射する光刺激用光学系3と、これら光学系2,3からのレーザ光を合波するダイクロイックミラー(光路合成部)4と、該ダイクロイックミラー4により合波されたレーザ光を標本Aに照射する一方、標本Aから戻る光を集光する対物レンズ5と、該対物レンズ5により集光された光を検出する光検出器6と、これらを制御する制御部7と、検出された光を表示する表示部8と、操作者が操作を入力する入力部9とを備えている。
ビームエキスパンダは、対物レンズ5の瞳に入射するレーザ光のビーム径を変化させることで標本Aに照射されるレーザ光のスポット径を調節するようになっている。
また、前記集光位置変更部13は、光軸に沿う方向に移動可能な1以上のレンズにより構成されている。なお、集光位置変更部13は波面変換素子により構成されていてもよい。
また、前記光軸調整部14は、それぞれ2軸回りに揺動可能な2枚の平面ミラーを備えるビームシフタにより構成されている。
本実施形態に係るレーザ顕微鏡1を用いて標本Aを観察するには、観察用光学系2の作動により、レーザ光源10から出射されたレーザ光L1が、スキャナ11の作動により2次元的に走査され、対物レンズ5を介して、標本Aに照射される。レーザ光L1が照射されると、その集光位置において標本A内に存在している蛍光物質が励起されて多光子蛍光が発生する。発生した多光子蛍光は、対物レンズ5により集光され光検出器6により検出される。
スポット径の変更操作が入力されたときには、制御部7は、その入力に応じてスポット径変更部12,22に対し指令信号を出力する。また、集光位置の変更操作が入力されたときには、制御部7は、その入力に応じて集光位置変更部13,23に対し指令信号を出力する。
この場合、制御部7は両光学系の光軸ずれ検出部15,25で検出された光軸ずれ量に基づいて、光刺激用のレーザ光L2の照射位置が観察用のレーザ光L1の照射位置に合致するように光軸調整部24を制御する。このようにしても、観察用のレーザ光L1の照射により取得した画像に基づいて光刺激位置を指定する場合には、常に画像上で指定した位置に正しく光刺激を行うことができる。
この場合には、両者を独立して行うことができないので、時分割で多光子蛍光観察と光刺激とを行うことにすればよい。
また、本実施形態において、レーザ光源10,20から出射する超短パルスレーザ光の波長を変更することによっても光軸ずれが発生するので、制御部7は、波長変更時の光軸ずれの補正を行うこともできる。
L1,L2 レーザ光
1 レーザ顕微鏡
4 ダイクロイックミラー(光路合成部)
10,20 レーザ光源
11,21 スキャナ
12,22 スポット径変更部
13,23 集光位置変更部(合焦位置変更部)
14,24 光軸調整部(アライメント部)
15,25 光軸ずれ検出部
Claims (14)
- 観察用のレーザ光を導く観察用光路と、
光刺激用のレーザ光を導く光刺激用光路と、
これらの光路を合成する光路合成部と、
該光路合成部により合成された前記観察用のレーザ光および前記光刺激用のレーザ光を標本に照射する対物レンズとを備えるとともに、
前記観察用光路または前記光刺激用光路の少なくともいずれかに、
前記レーザ光の合焦位置を光軸方向に変更する合焦位置変更部と、
該合焦位置変更部と前記光路合成部との間における光軸のずれ量を検出する光軸ずれ検出部と、
前記合焦位置の変更に伴って前記光軸ずれ検出部により検出された光軸のずれ量に基づいて、前記光刺激用のレーザ光の照射位置が前記観察用のレーザ光の照射位置に合致するように、前記レーザ光の光軸を調節するアライメント部とを備えるレーザ顕微鏡。 - 観察用のレーザ光を導く観察用光路と、
光刺激用のレーザ光を導く光刺激用光路と、
これらの光路を合成する光路合成部と、
該光路合成部により合成された前記観察用のレーザ光および前記光刺激用のレーザ光を標本に照射する対物レンズとを備えるとともに、
前記観察用光路または前記光刺激用光路の少なくともいずれかに、
前記標本に照射される前記レーザ光のスポット径を変更するスポット径変更部と、
該スポット径変更部と前記光路合成部との間における光軸のずれ量を検出する光軸ずれ検出部と、
前記スポット径の変更に伴って前記光軸ずれ検出部により検出された光軸のずれ量に基づいて、前記光刺激用のレーザ光の照射位置が前記観察用のレーザ光の照射位置に合致するように、前記レーザ光の光軸を調節するアライメント部とを備えるレーザ顕微鏡。 - 観察用のレーザ光を導く観察用光路と、
光刺激用のレーザ光を導く光刺激用光路と、
これらの光路を合成する光路合成部と、
該光路合成部により合成された前記観察用のレーザ光および前記光刺激用のレーザ光を標本に照射する対物レンズとを備えるとともに、
前記観察用光路または前記光刺激用光路の少なくともいずれかに、
前記レーザ光の合焦位置を光軸方向に変更する合焦位置変更部と、
前記標本に照射される前記レーザ光のスポット径を変更するスポット径変更部と、
前記合焦位置変更部および前記スポット径変更部と、前記光路合成部との間における光軸のずれ量を検出する光軸ずれ検出部と、
前記合焦位置の変更および前記スポット径の変更に伴って前記光軸ずれ検出部により検出された光軸のずれ量に基づいて、前記光刺激用のレーザ光の照射位置が前記観察用のレーザ光の照射位置に合致するように、前記レーザ光の光軸を調節するアライメント部とを備えるレーザ顕微鏡。 - 前記アライメント部が、前記光軸ずれ検出部の前段に配置され、レーザ光の光軸のシフト量および傾き量を調節する請求項1から請求項3のいずれかに記載のレーザ顕微鏡。
- 前記観察用光路および光刺激用光路に、レーザ光を出射するレーザ光源と、該レーザ光源から出射されたレーザ光を2次元的に走査するスキャナとがそれぞれ設けられている請求項1から請求項3のいずれかに記載のレーザ顕微鏡。
- 前記レーザ光源が、波長を変更可能な超短パルスレーザ光源である請求項5に記載のレーザ顕微鏡。
- 前記合焦位置変更部が、波面変換素子からなる請求項1から請求項3のいずれかに記載のレーザ顕微鏡。
- 前記アライメント部が、前記スキャナによる走査範囲を変更する請求項5に記載のレーザ顕微鏡。
- 前記光刺激用光路に設けられたスキャナは、前記観察用光路に設けられたスキャナが前記観察用のレーザ光を標本上で走査することにより取得された標本画像に基づいて指定された光刺激位置に光刺激用のレーザ光を照射する請求項5に記載のレーザ顕微鏡。
- 前記レーザ光のスポット径または前記合焦位置の少なくとも一方の変更操作を入力する入力部と、
該入力部に入力された前記変更操作に応じて、前記スポット径変更部または前記合焦位置変更部に対し指令信号を出力するとともに、前記レーザ光のスポット径または合焦位置が変更されたときに、前記光軸ずれ検出部により光軸のずれ量を検出して前記アライメント部により光軸を調節させる制御部とを備える請求項3に記載のレーザ顕微鏡。 - 前記アライメント部が、前記光刺激用光路のみに備えられ、
前記光軸ずれ検出部が、前記観察用光路と前記光刺激用光路との両方に備えられ、
前記アライメント部が、前記観察用光路の光軸ずれ検出部と前記光刺激用光路の光軸ずれ検出部とのそれぞれで検出された光軸のずれ量に基づいて、前記光刺激用のレーザ光の照射位置が前記観察用のレーザ光の照射位置に合致するように、前記レーザ光の光軸を調節する請求項1から請求項3のいずれかまたは請求項9に記載のレーザ顕微鏡。 - 前記観察用光路及び前記光刺激用光路のそれぞれに、
前記合焦位置変更部と、
前記スポット径変更部と、
前記光軸ずれ検出部と、
前記アライメント部とを備え、
前記制御部は、前記変更操作が前記入力部に入力されたときに、前記観察用光路と前記光刺激用光路とにそれぞれ設けられた前記光軸ずれ検出部と前記アライメント部とによって、それぞれの光軸を調節させる請求項10に記載のレーザ顕微鏡。 - 前記観察用光路および前記光刺激用光路のどちらか一方に、レーザ光を出射するレーザ光源と、該レーザ光源から出射されたレーザ光を2次元的に走査するスキャナとが設けられている請求項1から請求項3のいずれかに記載のレーザ顕微鏡。
- 前記アライメント部が、前記光軸ずれ検出部で検出された光軸のずれ量を相殺するように前記スキャナによる走査範囲を変更する請求項13に記載のレーザ顕微鏡。
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