JP5340799B2 - レーザ走査型顕微鏡 - Google Patents
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Description
本発明は、レーザ光を射出するレーザ光源と、該レーザ光源からのレーザ光をライン状に集光するライン集光光学系と、該ライン集光光学系により集光されたレーザ光を反射又は透過する微小素子が前記ラインの長手方向に複数配列された微小素子アレイと、該微小素子アレイにより反射又は透過されたレーザ光を前記ラインの長手方向に直交する方向に走査するスキャナと、該スキャナにより走査されたレーザ光を標本に照射する照射光学系と、前記微小素子アレイと共役な位置に配置され、前記標本からの光を検出する複数のチャネルが前記微小素子アレイの微小素子のピッチよりも大きなピッチで1列に配列されるとともに、各前記チャネルに複数の微小素子が割り当てられ、各前記微小素子において反射又は透過された光を夫々割り当てられた前記チャネルに入射させる光検出器と、前記微小素子アレイを制御して、各前記チャネルに割り当てられた複数の前記微小素子のうち、何れかの微小素子において反射または透過した光を各前記チャネルに入射させるとともに、各前記チャネルに割り当てられた異なる微小素子において反射又は透過した光が入射するように、各前記チャンネルに入射させる光を反射又は透過させる前記微小素子を順次切り替える制御部とを備えるレーザ走査型顕微鏡を採用する。
第2のスキャナによって、標本からの光を標本上におけるラインの長手方向に走査することで、各チャネルにおける検出位置を変更することができる。これにより、例えば、標本上のいずれの位置からの光に対しても各チャネルの略中央で検出するように第2のスキャナを動作させることで、確実に標本からの光を検出することができる。
そして、その検出結果をスキャナおよび微小素子アレイによって特定される位置関係に基づいて並べることで、スペクトル成分毎に高い解像度の蛍光画像を得ることができる。
このようにすることで、複数の微小素子により1つの集光スポットを生成する場合に、各微小素子において反射又は透過された光が合焦状態からずれてしまうことを防止することができるので、結像状態を安定化させて鮮明な蛍光画像を得ることができる。
本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡100は、図1に示されるように、レーザ光Lを射出するレーザ光源1と、レーザ光源1からのレーザ光Lをライン状に集光するライン集光光学系3と、ライン集光光学系3により集光されたレーザ光Lを選択的に反射するDMD(微小素子アレイ)7と、DMD7により反射されたレーザ光Lを走査するガルバノミラー(スキャナ)9と、ガルバノミラー9により走査されたレーザ光Lを標本19に照射する照射光学系2と、標本19において発生した蛍光Fをレーザ光Lの光路から分岐する励起ダイクロイックミラー5と、励起ダイクロイックミラー5により分岐された蛍光Fを検出する検出光学系4と、これらを制御する制御部6とを主な構成要素として備えている。
また、DMD7は、標本19と共役な位置に配置されており、標本19の像が、DMD7上に結像されるようになっている。
なお、DMD7とガルバノミラー9との間には、DMD7により反射されたレーザ光Lをリレーするリレーレンズ25が設けられている。
また、光検出器17とリレーレンズ55との間には、光検出器17の各チャネルに蛍光Fを集光するシリンドリカルレンズ18がそれぞれ設けられている。
本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡100によれば、レーザ光源1から射出されたレーザ光Lは、ビームエキスパンダ21によって光束径が調節される。そして、レーザ光Lは、シリンドリカルレンズ23を通過させられることによって、ライン状に集光され、励起ダイクロイックミラー5によりDMD7に向けて反射される。
励起ダイクロイックミラー5を透過した蛍光Fは、リレーレンズ15,55およびミラー53を介して、光検出器17により検出される。
なお、本実施形態の第1の変形例として、図6に示すように、リレーレンズ55とミラー53との間に、標本19からの蛍光Fをスペクトル成分に分光する回折格子(分光素子)54を備えることとしてもよい。
また、シリンドリカルレンズ58も光検出器57のチャネルに対応して、Y方向に複数列設けられている。
また、本実施形態の第2の変形例として、図8(a)および図8(b)に示すように、複数の微小可動ミラーにより1つの集光スポットを生成する場合について説明する。
図9は、図8(a)の領域Aにおいて、DMD7による蛍光F(レーザ光L)の反射状態を示す側面図である。なお、図8(a)において1つの集光スポットに4つの微小可動ミラーが対応しているが、ここでは簡略化のため、微小可動ミラー7a,7bにより1つの集光スポットを生成している場合を一例に挙げて説明する。
このようにすることで、微小可動ミラー7aおよび微小可動ミラー7bにおいて反射された光が、それぞれ光検出器17において合焦状態からずれてしまうことを防止することができるので、結像状態を安定化させて鮮明な蛍光画像を得ることができる。
また、本実施形態の第3の変形例として、図10に示すように、ミラー(第2のスキャナ)53を可動式とし、標本19からの蛍光Fを、標本19上におけるラインの長手方向に沿う方向(X方向)に走査することとしてもよい。
例えば、本実施形態では、DMD7においてレーザ光Lを選択的に反射させるとして説明したが、選択的に透過させることとしてもよい。
また、微小素子アレイとして、微小可動ミラーを複数備えるDMDを例に挙げて説明したが、DMDに代えて、液晶素子を複数備える液晶アレイとしてもよい。
F 蛍光
1 レーザ光源
2 照射光学系
3 ライン集光光学系
4 検出光学系
5 励起ダイクロイックミラー
6 制御部
7 DMD(微小素子アレイ)
9 ガルバノミラー(スキャナ)
17 光検出器
19 標本
53 ミラー(第2のスキャナ)
54 回折格子(分光素子)
100 レーザ走査型顕微鏡
Claims (4)
- レーザ光を射出するレーザ光源と、
該レーザ光源からのレーザ光をライン状に集光するライン集光光学系と、
該ライン集光光学系により集光されたレーザ光を反射又は透過する微小素子が前記ラインの長手方向に複数配列された微小素子アレイと、
該微小素子アレイにより反射又は透過されたレーザ光を前記ラインの長手方向に直交する方向に走査するスキャナと、
該スキャナにより走査されたレーザ光を標本に照射する照射光学系と、
前記微小素子アレイと共役な位置に配置され、前記標本からの光を検出する複数のチャネルが前記微小素子アレイの微小素子のピッチよりも大きなピッチで1列に配列されるとともに、各前記チャネルに複数の微小素子が割り当てられ、各前記微小素子において反射又は透過された光を夫々割り当てられた前記チャネルに入射させる光検出器と、
前記微小素子アレイを制御して、各前記チャネルに割り当てられた複数の前記微小素子のうち、何れかの微小素子において反射または透過した光を各前記チャネルに入射させるとともに、各前記チャネルに割り当てられた異なる微小素子において反射又は透過した光が入射するように、各前記チャンネルに入射させる光を反射又は透過させる前記微小素子を順次切り替える制御部とを備えるレーザ走査型顕微鏡。 - 前記標本からの光を、該標本上における前記ラインの長手方向に沿う方向に走査する第2のスキャナを備える請求項1に記載のレーザ走査型顕微鏡。
- 前記標本からの光をスペクトル成分に分光し、これらスペクトル成分を前記ラインの長手方向に直交する方向に並べて出射する分光素子を備え、
前記光検出器が、前記ラインの長手方向に直交する方向に複数列設けられ、前記分光素子により分光されたスペクトル成分をそれぞれ検出する請求項1または請求項2に記載のレーザ走査型顕微鏡。 - 複数の前記微小素子により1つの集光スポットを生成する場合において、
前記微小素子アレイからの光を前記光検出器へ集光させる検出光学系と前記ライン集光光学系の少なくとも一方の焦点深度が、1つの集光スポットを生成する各前記微小素子により発生する光路差よりも大きく設定されている請求項1から請求項3のいずれかに記載のレーザ走査型顕微鏡。
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