JP6009837B2 - Laser microscope and photosensitivity extension method - Google Patents
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Description
本発明は、レーザ顕微鏡および光検出器の受光感度延命方法に関するものである。 The present invention relates to a method for extending the light receiving sensitivity of a laser microscope and a photodetector.
従来、複数の光検出器からなるマルチCH光検出器の感度補正をリアルタイムで行う走査型レーザ顕微鏡が知られている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1に記載の走査型レーザ顕微鏡は、標本において発生された蛍光をスペクトル成分に分光する分光素子と、分光素子により分光された蛍光のスペクトル成分を一括して検出する複数の受光素子からなるマルチCH光検出器とを備え、各受光素子の受光感度にばらつきが発生した場合に、マルチCH光検出器の印加電圧を変更する回路的な補整方法により、各受光素子の感度ばらつきを補正することとしている。
Conventionally, a scanning laser microscope that performs real-time sensitivity correction of a multi-CH photodetector composed of a plurality of photodetectors is known (see, for example, Patent Document 1). The scanning laser microscope described in
しかしながら、使用によって劣化した受光素子は、その後に受光感度が自然に復帰することはなく、劣化が進めば、印加電圧の変更による補正では対応可能な範囲を超えてしまい、もはや受光素子の受光感度を補正することができないという問題がある。また、印加電圧の変更による受光素子の感度補正は、ノイズ成分も増幅してしまうため、過度な補正は明瞭な画像の障害となるという問題がある。 However, the light receiving element that has deteriorated due to use does not return to its natural sensitivity after that, and if the deterioration progresses, the correction by changing the applied voltage exceeds the range that can be handled, and the light receiving sensitivity of the light receiving element is no longer available. There is a problem that cannot be corrected. Further, the sensitivity correction of the light receiving element by changing the applied voltage also amplifies the noise component, so that there is a problem that excessive correction becomes an obstacle to a clear image.
本発明は、受光素子の受光感度を延命し長期間使用することができるレーザ顕微鏡および受光感度延命方法を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide a laser microscope and a method for extending the light receiving sensitivity that can extend the light receiving sensitivity of the light receiving element and can be used for a long period of time.
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、光源から発せられたレーザ光を標本に照射し、該標本から戻る戻り光を集光する対物レンズと、前記戻り光を受光して光電変換する受光素子を有する光検出器と、前記対物レンズにより集光された前記戻り光を前記光検出器の前記受光素子に入射させる入射光学系と、前記受光素子に入射する前記戻り光の入射位置を同一の前記受光素子の他の位置に変更する入射位置変更部とを備えるレーザ顕微鏡を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The present invention irradiates a sample with laser light emitted from a light source, collects return light returning from the sample, a photodetector having a light receiving element that receives the return light and performs photoelectric conversion, wherein the incident optical system for entering said return beam focused on the light receiving element of the photodetector by the objective lens, prior SL other of said return beam identical the light receiving element the incident position of the incident on the light-receiving element Provided is a laser microscope including an incident position changing unit that changes the position.
本発明によれば、光源から発せられたレーザ光を対物レンズによって標本に照射することにより標本から戻る戻り光が対物レンズによって集光され、入射光学系を介して光検出器の受光素子によって受光される。そして、受光素子により戻り光が光電変換されることで、標本の画像情報を取得して標本を観察することができる。 According to the present invention, the return light returning from the sample by irradiating the sample with laser light emitted from the light source is collected by the objective lens and received by the light receiving element of the photodetector through the incident optical system. Is done. Then, the return light is photoelectrically converted by the light receiving element, whereby the sample image information can be acquired and the sample can be observed.
ここで、受光素子は、光を受光し続けると、光の入射位置において組成が破壊されて受光感度が劣化することがあるが、光を受光するのに必要な範囲は、受光素子における光を入射可能な範囲全体の一部である。そこで、入射位置変更部により、入射光学系によって受光素子に入射させる戻り光の入射位置を変更することで、受光素子の劣化していない未使用な範囲を有効に利用することができる。これにより、受光素子の受光感度を延命し長期間使用することができる。例えば、図5は、受光素子内でスペクトル分散方向に垂直な方向に受光面の相対位置を移動させた際の輝度値の変化を示した図であるが、受光素子内の受光感度は均一であり、その誤差は戻り光の入射位置を変更しても問題にならないレベルであることが分かる。 Here, if the light receiving element continues to receive light, the composition may be destroyed at the incident position of the light and the light receiving sensitivity may be deteriorated. However, the range necessary for receiving light is the light in the light receiving element. It is a part of the entire incident range. Therefore, by changing the incident position of the return light incident on the light receiving element by the incident optical system by the incident position changing unit, it is possible to effectively use an unused range in which the light receiving element is not deteriorated. As a result, the light receiving sensitivity of the light receiving element can be extended and used for a long time. For example, FIG. 5 is a diagram showing a change in luminance value when the relative position of the light receiving surface is moved in a direction perpendicular to the spectral dispersion direction in the light receiving element, but the light receiving sensitivity in the light receiving element is uniform. It can be seen that the error is at a level that does not cause a problem even if the incident position of the return light is changed.
上記発明においては、前記対物レンズにより集光された前記戻り光をスペクトル成分に分光する分光素子を備え、前記入射位置変更部が、前記受光素子における前記戻り光の入射位置を前記スペクトル成分の分光方向に直交する方向に変更することとしてもよい。 In the above invention, a spectroscopic element that divides the return light collected by the objective lens into a spectral component is provided, and the incident position changing unit determines the incident position of the return light in the light receiving element as a spectral component. It is good also as changing to the direction orthogonal to a direction.
このように構成することで、分光素子により分光された戻り光のスペクトル成分を検出して、波長ごとの戻り光の光量を検出することができる。この場合において、入射位置変更部により、受光素子における戻り光を入射可能な範囲の中でスペクトル成分の分光方向に直交する方向に存在する未使用な範囲を有効に利用して、受光素子の受光感度を延命することができる。
本発明は、光源から発せられたレーザ光を標本に照射し、該標本から戻る戻り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前記戻り光をスペクトル成分に分光する分光素子と、前記戻り光を受光して光電変換する受光素子を有する光検出器と、前記対物レンズにより集光された前記戻り光を前記光検出器の前記受光素子に入射させる入射光学系と、前記受光素子に入射する前記戻り光の入射位置を変更する入射位置変更部とを備え、前記入射位置変更部が、前記受光素子における前記戻り光の入射位置を前記スペクトル成分の分光方向に直交する方向に変更するレーザ顕微鏡を提供する。
With this configuration, it is possible to detect the spectral component of the return light dispersed by the spectroscopic element and detect the amount of return light for each wavelength. In this case, the incident position changing unit effectively utilizes the unused range existing in the direction orthogonal to the spectral direction of the spectral component within the range in which the return light from the light receiving element can be incident. Sensitivity can be extended.
The present invention relates to an objective lens that irradiates a sample with laser light emitted from a light source and collects return light returning from the sample, and a spectroscopic element that splits the return light collected by the objective lens into spectral components A photodetector having a light receiving element that receives the return light and performs photoelectric conversion, an incident optical system that causes the return light collected by the objective lens to enter the light receiving element of the photodetector, and An incident position changing unit that changes an incident position of the return light incident on the light receiving element, and the incident position changing unit is configured to make the incident position of the return light in the light receiving element perpendicular to the spectral direction of the spectral component. A laser microscope to be changed to is provided.
また、上記発明においては、前記光検出器が、前記分光素子による前記スペクトル成分の分光方向に沿って配列された複数の前記受光素子を備えることとしてもよい。
このように構成することで、分光素子によりスペクトル成分に分光された戻り光を無駄なく複数の受光素子に入射させ、これらの受光素子により所望のスペクトル成分を選択的に1度に検出することができる。これにより、迅速かつ効率的に分光検出を行うことができる。
Moreover, in the said invention, the said photodetector is good also as providing the said several light receiving element arranged along the spectral direction of the said spectral component by the said spectroscopic element.
With this configuration, it is possible to make the return light split into spectral components by the spectroscopic elements incident on a plurality of light receiving elements without waste and to selectively detect a desired spectral component at one time by these light receiving elements. it can. Thereby, spectral detection can be performed quickly and efficiently.
また、上記発明においては、前記入射位置変更部が、前記分光素子により前記スペクトル成分に分光された戻り光の光路を、光路長が異なる2つの光路に切替える光路切替部として機能することとしてもよい。 Moreover, in the said invention, the said incident position change part is good also as functioning as an optical path switching part which switches the optical path of the return light split into the said spectral component by the said spectroscopic element into two optical paths from which optical path length differs. .
このように構成することで、光路切替部により、分光素子によってスペクトル成分に分光された戻り光の焦点距離を変えて、光検出器に入射させる分光分解能を切替えることができる。この場合において、入射位置変更部が光路切替部として機能することにより、戻り光の光路を切替えるための特別な機構を設ける必要がなく、装置を簡略化することができる。 With this configuration, the optical path switching unit can change the spectral resolution to be incident on the photodetector by changing the focal length of the return light that has been spectrally divided into spectral components by the spectroscopic element. In this case, since the incident position changing unit functions as an optical path switching unit, it is not necessary to provide a special mechanism for switching the optical path of the return light, and the apparatus can be simplified.
また、上記発明においては、前記入射位置変更部が、前記光源の起動時に前記受光素子における前記戻り光の入射位置を変更することとしてもよい。
このように構成することで、受光素子における一定位置に無駄に戻り光が受光されるのを防止し、受光素子の受光感度をより効率的に延命することができる。
Moreover, in the said invention, the said incident position change part is good also as changing the incident position of the said return light in the said light receiving element at the time of starting of the said light source.
By configuring in this way, it is possible to prevent light from being returned to a certain position in the light receiving element and receiving light, and to extend the light receiving sensitivity of the light receiving element more efficiently.
また、上記発明においては、前記受光素子ごとの受光感度を測定する感度測定部と、該感度測定部により測定された前記受光素子ごとの受光感度と前記複数の受光素子における前記戻り光の入射位置とを対応付けて記憶する記憶部と、該記憶部により記憶されている前記受光素子ごとの受光感度と前記感度測定部により新たに測定された前記受光素子ごとの受光感度との差分を計測する計測部とを備え、該計測部により計測された前記差分が所定の閾値よりも大きい場合に、前記入射位置変更部が前記複数の受光素子における前記戻り光の入射位置を変更し、前記記憶部が前記入射位置変更部により変更された前記複数の受光素子における前記戻り光の入射位置とその入射位置において前記感度測定部により測定された前記受光素子ごとの受光感度とを対応付けて記憶することとしてもよい。 Further, in the above invention, a sensitivity measuring unit that measures the light receiving sensitivity for each of the light receiving elements, the light receiving sensitivity for each of the light receiving elements measured by the sensitivity measuring unit, and the incident position of the return light in the plurality of light receiving elements And the difference between the light receiving sensitivity for each of the light receiving elements stored in the storage unit and the light receiving sensitivity for each of the light receiving elements newly measured by the sensitivity measuring unit is measured. A measuring unit, and when the difference measured by the measuring unit is larger than a predetermined threshold, the incident position changing unit changes the incident position of the return light in the plurality of light receiving elements, and the storage unit Is the incident position of the return light in the plurality of light receiving elements changed by the incident position changing unit and the reception of each light receiving element measured by the sensitivity measuring unit at the incident position. It may be stored in association with sensitivity.
このように構成することで、計測部により計測される受光素子ごとの受光感度の差分が大きくなった場合、すなわち、受光素子の受光感度にばらつきが生じるようになった場合に、受光素子における劣化していない未使用な範囲を有効に利用して、受光素子の受光感度を延命することができる。また、受光素子における戻り光の入射位置を変更する度に感度測定部により測定されて記憶部に記憶される受光素子ごとの受光感度を更新することで、光検出器を効率的に長期にわたり使用することができる。 With this configuration, when the difference in the light receiving sensitivity of each light receiving element measured by the measuring unit increases, that is, when the light receiving sensitivity of the light receiving element becomes uneven, the deterioration in the light receiving element. It is possible to prolong the light receiving sensitivity of the light receiving element by effectively utilizing the unused range. In addition, the detector is used efficiently over a long period of time by updating the light receiving sensitivity for each light receiving element that is measured by the sensitivity measurement unit and stored in the storage unit each time the incident position of the return light in the light receiving element is changed. can do.
また、上記発明においては、前記感度測定部が、前記対物レンズによる前記レーザ光の照射位置に配置した反射ミラーからの反射光を用いて、前記受光素子の受光感度を測定することとしてもよい。
このように構成することで、受光素子ごとの受光感度を簡易に測定することができる。
Moreover, in the said invention, the said sensitivity measurement part is good also as measuring the light reception sensitivity of the said light receiving element using the reflected light from the reflective mirror arrange | positioned in the irradiation position of the said laser beam by the said objective lens.
By comprising in this way, the light reception sensitivity for every light receiving element can be measured easily.
また、上記発明においては、前記レーザ光の光路上に該レーザ光を折返す折返し部材を挿脱可能な切替機構を備えることとしてもよい。
このように構成することで、対物レンズによるレーザ光の照射位置に反射ミラーを配置する手間をかけることなく、切替機構によりレーザ光の光路上に折返し部材を配置するだけで、感度測定部により受光素子ごとの受光感度を測定することができる。
Moreover, in the said invention, it is good also as providing the switching mechanism which can insert / remove the folding | turning member which folds back this laser beam on the optical path of the said laser beam.
With this configuration, the sensitivity measurement unit receives light only by placing the folding member on the optical path of the laser light by the switching mechanism without taking the trouble of arranging the reflection mirror at the irradiation position of the laser light by the objective lens. The light receiving sensitivity for each element can be measured.
また、上記発明においては、前記切替機構が、前記レーザ光を前記対物レンズに入射させる光学素子と前記折返し部材とを前記レーザ光の光路に選択的に配置可能としてもよい。
このように構成することで、切替機構により、レーザ光の光路上に折返し部材を配置するか光学素子を配置するかを切替えるだけで、光検出器の受光感度の測定と標本の観察とを切替えることができる。
In the invention described above, the switching mechanism may selectively dispose an optical element that causes the laser light to enter the objective lens and the folding member in an optical path of the laser light.
With this configuration, the switching mechanism switches between the measurement of the light receiving sensitivity of the photodetector and the observation of the sample only by switching whether the folding member or the optical element is arranged on the optical path of the laser beam. be able to.
また、上記発明においては、前記光源から発せられた前記レーザ光を反射して前記標本上で走査させる走査部と、該走査部と前記対物レンズとの間の前記レーザ光の光路から外れた位置に配置された、前記レーザ光を折返し可能な折返し部材とを備え、前記走査部が、前記折返し部材に向けて前記レーザ光を反射可能としてもよい。 In the above invention, the scanning unit that reflects the laser beam emitted from the light source and scans the sample, and the position that is out of the optical path of the laser beam between the scanning unit and the objective lens And a folding member that is capable of folding the laser beam, and the scanning unit may reflect the laser beam toward the folding member.
このように構成することで、走査部によりレーザ光を標本上で走査させることにより、標本におけるレーザ光の走査範囲を観察することができる。この場合において、走査部により折返し部材に向けてレーザ光を反射するだけで、受光素子の検出感度を簡易に測定することができる。 With this configuration, the scanning range of the laser light on the sample can be observed by causing the scanning unit to scan the sample with the laser light. In this case, the detection sensitivity of the light receiving element can be easily measured by simply reflecting the laser beam toward the folded member by the scanning unit.
本発明は、光源からレーザ光を発して標本に照射することにより該標本から戻る戻り光を光検出器の受光素子に入射させ、該受光素子により前記戻り光を受光して前記標本を観察するレーザ顕微鏡に使用される前記受光素子の受光感度延命方法であって、前記受光素子の受光感度が劣化した場合に、前記受光素子における前記戻り光の入射位置を異なる位置に変更する受光感度延命方法を提供する。 According to the present invention, a laser beam is emitted from a light source and irradiated on a specimen so that return light returned from the specimen is incident on a light receiving element of a photodetector, and the specimen is observed by receiving the return light by the light receiving element. A method for extending the light receiving sensitivity of the light receiving element used in a laser microscope, wherein when the light receiving sensitivity of the light receiving element deteriorates, the incident position of the return light in the light receiving element is changed to a different position. I will provide a.
本発明によれば、光検出器の受光素子における戻り光の入射位置を異なる位置に変更することで、受光素子における劣化していない未使用な範囲を有効に利用することができる。したがって、受光素子の受光感度を延命して長期間使用することができる。 According to the present invention, by changing the incident position of the return light in the light receiving element of the photodetector to a different position, it is possible to effectively use an unused range that has not deteriorated in the light receiving element. Therefore, the light receiving sensitivity of the light receiving element can be extended and used for a long time.
本発明によれば、受光素子の受光感度を延命し長期間使用することができるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that the light receiving sensitivity of the light receiving element can be extended and used for a long time.
〔第1実施形態〕
本発明の第1実施形態に係るレーザ顕微鏡および受光感度延命方法について図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るレーザ顕微鏡100は、図1に示されるように、標本Sを載置するステージ1と、レーザ光を発するレーザユニット10と、レーザユニット10から発せられたレーザ光を反射して標本S上で走査させる走査部23を有する照明光学系20と、照明光学系20からのレーザ光を標本Sに照射し、標本Sにおいて発生した蛍光(戻り光)を集光する対物レンズ5と、対物レンズ5により集光された蛍光を検出する検出器(光検出器)45を有する検出光学系30と、検出光学系30を制御する制御部(入射位置変更部)7とを備えている。図1において、符合3は照明光学系20からのレーザ光を対物レンズ5に向けて反射する反射ミラーを示している。
[First Embodiment]
A laser microscope and a light receiving sensitivity extending method according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the
レーザユニット10は、レーザ光を発生するレーザ光源11と、レーザ光源11において発生したレーザ光の波長選択および強度調整を制御するAOTF(Acousto−Optic Tunable Filter:音響光学素子)13とを備えている。このレーザユニット10は、レーザ光源11からレーザ光を発生させてAOTF13によりその波長選択および強度調整を制御することにより、所定の波長域で所定の強度のレーザ光を発することができるようになっている。
The
照明光学系20は、レーザユニット10から入射されるレーザ光を走査部23に向けて反射する一方、標本Sからの蛍光を透過させる励起ダイクロイックミラー(励起DM)21と、ガルバノミラーのような走査部23と、走査部23により反射されたレーザ光を集光する瞳投影レンズ(PL)25と、瞳投影レンズ25により集光されたレーザ光をコリメートする結像レンズ(TL)27とを備えている。
The illumination
走査部23は、例えば、互いに近接配置された一対のガルバノミラー(図示略)を備えている。これら一対のガルバノミラーは、それぞれレーザ光の光軸に交差する揺動軸回りに揺動可能に設けられている。この走査部23は、一対のガルバノミラーの揺動角度に応じてレーザ光を偏向することができるようになっている。
The
検出光学系30は、検出器45の他、励起ダイクロイックミラー21を透過した蛍光を集光する集光レンズ31と、集光レンズ31により集光された蛍光の一部を通過させるピンホール33と、ピンホール33を通過した蛍光を反射する反射ミラー35,37と、反射ミラー37により反射された蛍光を集光する集光レンズ39と、集光レンズ39により集光された蛍光を検出器45に向けて反射する入射位置切替ミラー(入射光学系)41と、入射位置切替ミラー41からの蛍光を反射して検出器45に入射させる反射ミラー43とを備えている。
In addition to the
検出器45としては、例えば、図2に示すようなサイドオンタイプのPMT(Photomultiplier Tube、光電子増倍管)、または、図示しないヘッドオンタイプのPMTが用いられる。この検出器45は、蛍光を受光して光電変換する受光素子46を備えている。
As the
ピンホール33は、例えば、50〜800umのピンホール径を有している。このピンホール33は、対物レンズ5の焦点位置と共役な位置に配置されており、標本Sにおける対物レンズ5の焦点位置において発生した蛍光のみを通過させるようになっている。
The
入射位置切替ミラー41は、蛍光の光軸に交差する軸回りに角度を変更することができるようになっている。この入射位置切替ミラー41は、軸回りの角度を変更することにより、検出器45の受光素子46に入射させる蛍光の入射位置を光軸に沿う方向に変更することができるようになっている。
The incident
制御部7は、図示しない入力部に入力されるユーザからの指示により、入射位置切替ミラー41の軸回りの角度を変更するようになっている。これにより、制御部7は、入射位置切替ミラー41の角度に応じて、検出器45の受光素子46に入射させる蛍光の入射位置を変更することができるようになっている。受光素子46における蛍光の入射位置は、予め決めておいた位置に変更することとしてもよいし、レーザ顕微鏡100の起動時にランダムに決定した位置に変更することとしてもよい。
The control unit 7 changes the angle around the axis of the incident
本実施形態に係る受光感度延命方法について説明する。
本実施形態に係る受光感度延命方法は、検出器45の受光素子46の受光感度が劣化した場合に、ユーザが入力部に入射位置切替の指示を入力し、制御部7によって入射位置切替ミラー41の軸回りの角度を変更することで、検出器45の受光素子46における蛍光の入射位置を異なる位置に変更するようになっている。
A method for extending the light receiving sensitivity life according to the present embodiment will be described.
In the light receiving sensitivity extending method according to the present embodiment, when the light receiving sensitivity of the
このように構成されたレーザ顕微鏡100および受光感度延命方法の作用について説明する。
本実施形態に係るレーザ顕微鏡100により標本Sを観察するには、まず、ステージ1に標本Sを載置し、レーザユニット10から所定の波長域で所定の強度のレーザ光を発する。
The operation of the thus configured
In order to observe the specimen S with the
レーザユニット10から発せられたレーザ光は、励起ダイクロイックミラー21により反射された後、走査部23により反射されて瞳投影レンズ25により集光される。そして、レーザ光は、結像レンズ27によりコリメートされ、反射ミラー3を介して対物レンズ5により標本Sに照射される。
The laser light emitted from the
レーザ光が照射されることにより標本Sにおいて蛍光が発生すると、その蛍光は対物レンズ5により集光され、反射ミラー3、結像レンズ27、瞳投影レンズ25、走査部23を介してレーザ光の光路を戻り、励起ダイクロイックミラー21を透過してレーザ光から分離される。
When fluorescence is generated in the specimen S by being irradiated with the laser light, the fluorescence is collected by the
励起ダイクロイックミラー21を透過した蛍光は、集光レンズ31により集光され、その内の標本Sにおける対物レンズ5の焦点位置において発生した蛍光のみがピンホール33を通過する。そして、ピンホール33を通過した蛍光は、反射ミラー35,37、集光レンズ39を介して入射位置切替ミラー41により反射され、反射ミラー43を介して検出器45に入射される。検出器45においては、受光素子46により蛍光が受光されて光電変換される。これにより、図示しない画像生成部により、標本Sの画像情報を取得して標本を観察することができる。
The fluorescence transmitted through the excitation
ここで、受光素子46は、蛍光を受光し続けると、蛍光の入射位置において組成が破壊されて受光感度が劣化することがある。
受光素子46の受光感度が劣化した場合は、ユーザにより入力部を介して、受光素子46におけるレーザ光の入射位置を切替える指示を入力する。
Here, if the
When the light receiving sensitivity of the
ユーザから入射位置の切替指示が入力されると、制御部7により、入射位置切替ミラー41の軸回りの角度が変更される。これにより、入射位置切替ミラー41によって反射されて受光素子46に入射される蛍光の入射位置が、予め決めておいた他の未使用の位置または起動時にランダムに決定した他の未使用の位置に変更される。
When an instruction to switch the incident position is input from the user, the controller 7 changes the angle around the axis of the incident
受光素子46において、蛍光を受光するのに必要な範囲は蛍光を入射可能な範囲全体の一部であるので、受光素子46における蛍光の入射位置を変更することで、受光素子46の劣化していない未使用な範囲を有効に利用することができる。この結果、標本Sからの蛍光を受光素子46によって正常な感度で受光させ、明瞭な画像を取得することができる。
In the
以上説明したように、本実施形態に係るレーザ顕微鏡100および受光感度延命方法によれば、検出器45の受光素子46の感度が劣化した場合に、入射位置切替ミラー41により、受光素子46に入射させる蛍光の入射位置を未使用の範囲に変更することで、受光素子46の受光感度を延命することができる。
As described above, according to the
〔第2実施形態〕
次に、本発明の第2実施形態に係るレーザ顕微鏡および受光感度延命方法について説明する。
本実施形態に係るレーザ顕微鏡200は、図3に示すように、検出光学系30が、蛍光をスペクトル成分に分光する(Grating)回折格子等の分光素子136を備え、検出器45に代えて、分光素子136によるスペクトル成分の分光方向に沿って配列された複数の受光素子146を有する検出器145を備える点で第1実施形態と異なる。
以下、第1実施形態に係るレーザ顕微鏡100および受光感度延命方法と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a laser microscope and a light receiving sensitivity life extension method according to a second embodiment of the present invention will be described.
In the
In the following, portions having the same configuration as those of the
分光素子136は、反射ミラー35,37の間に配置され、反射ミラー35により反射された蛍光のスペクトル成分を一方向に分光するようになっている。
検出器145としては、例えば、多チャンネルPMT(Photomultiplier Tube、光電子増倍管器)が用いられる。
The
As the
検出器145には、図4に示すように、分光素子136による蛍光のスペクトル成分の分光方向に沿って、複数(例えば、CH(チャンネル)1〜CH32の32個)の受光素子146が1次元的に配列されている。各受光素子146は、入射位置切替ミラー41により反射されてそれぞれの受光面上に集光された蛍光のスペクトル成分を検出するようになっている。
As shown in FIG. 4, the
入射位置切替ミラー41は、軸回りの角度を変更することにより、各受光素子146における蛍光の入射位置をスペクトル成分の分光方向に直交する方向、すなわち、各受光素子146における蛍光の光軸方向に変更することができるようになっている。
By changing the angle around the axis, the incident
このように構成されたレーザ顕微鏡200および受光感度延命方法の作用について説明する。
本実施形態に係るレーザ顕微鏡200により標本Sを観察する場合は、第1実施形態と同様に、レーザユニット10からレーザ光を発して標本Sに照射する。標本Sにおいて発生した蛍光は、対物レンズ5により集光されて照明光学系20を介してピンホール33を通過し、反射ミラー35により反射されて分光素子136によりスペクトル成分に分光される。
The operation of the thus configured
When observing the specimen S with the
分光素子136によりスペクトル成分に分光された蛍光は、反射ミラー37により反射されて集光レンズ39により集光され、入射位置切替ミラー41および反射ミラー43を介して検出器145の各受光素子146の受光面上にそれぞれ入射させられる。これにより、受光素子146ごとにそれぞれスペクトル成分が検出される。
The fluorescence separated into spectral components by the
したがって、分光素子136によりスペクトル成分に分光した蛍光を無駄なく複数の受光素子146に入射させて、これらの受光素子146により所望のスペクトル成分を選択的に1度に検出することができる。これにより、迅速かつ効率的に分光検出を行うことができる。
Therefore, the fluorescence separated into the spectral components by the
この場合において、検出器145の受光素子146の受光感度が劣化した場合は、まず、レーザ顕微鏡200を起動して初期化する。そして、ユーザにより、入力部を介して入射位置の切替指示を入力する。
In this case, when the light receiving sensitivity of the
ユーザから入射位置の切替指示が入力されると、制御部7によって、入射位置切替ミラー41の軸回りの角度が変更される。その結果、各受光素子146における蛍光の入射位置がスペクトル成分の分光方向に直交する方向に変更される。このようにした場合、図5に示すように、同一チャンネル(受光素子146)内の受光感度均一性(Uniformity)は問題にならないレベルであることが分かる。
When an instruction to switch the incident position is input from the user, the controller 7 changes the angle around the axis of the incident
これにより、本実施形態に係るレーザ顕微鏡200および受光感度延命方法によれば、各受光素子146における蛍光を入射可能な範囲の中でスペクトル成分の分光方向に直交する方向に存在する未使用な範囲を有効に利用して、受光素子146の受光感度を延命することができる。
Thereby, according to the
〔第3実施形態〕
次に、本発明の第3実施形態に係るレーザ顕微鏡および受光感度延命方法について説明する。
本実施形態に係るレーザ顕微鏡300は、図6に示すように、反射ミラー37に代えて、分光素子136により分光された蛍光のスペクトル成分の分散方向に移動可能な移動可能ミラー237を備え、また、制御部7に代えて、検出器145の複数の受光素子146の感度の補正等を行う制御装置250を備える点で第1実施形態および第2実施形態と異なる。
以下、第1実施形態および第2実施形態に係るレーザ顕微鏡100,200および受光感度延命方法と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a laser microscope and a light receiving sensitivity life extension method according to a third embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 6, the
In the following, portions having the same configurations as those of the
移動可能ミラー237は、分光素子136によりスペクトル成分に分光された蛍光を入射位置切替ミラー41に向けて反射するようになっている。この移動可能ミラー237は、蛍光のスペクトル成分の分散方向に移動することにより、検出器145のCH1からCH32までの各受光素子146の光電面上で蛍光を一方向に走査させることができるようになっている。
The
制御装置250は、走査部23、分光素子136、移動可能ミラー237、入射位置切替ミラー41、および、検出器145等を制御する制御部(入射位置変更部)207と、記憶部261と、PC(Personal Computer、感度測定部、計測部)263と、アナログ演算回路265とを備えている。
The
検出器145は、各受光素子146により受光した蛍光を光電変換して得られる電気信号を、各受光素子146における蛍光の入射位置に関する入射位置情報ととともにアナログ演算回路265に送るようになっている。
アナログ演算回路は、検出器145から送られてくる電気信号を演算処理し、画像情報として入射位置情報とともにPC263に送るようになっている。
The
The analog arithmetic circuit performs an arithmetic process on the electric signal sent from the
PC263は、制御部207により制御され、アナログ演算回路265から送られてくる画像情報に基づき画像を生成するようになっている。また、PC261は、受光素子146ごとに画像の輝度情報を取得するようになっている。また、PC261は、受光素子146ごとに、取得した輝度情報に基づいて、それぞれの受光感度に対応する感度補正ゲインを算出するようになっている。
The
PC261により算出された各受光素子146の感度補正ゲインは、各受光素子146における蛍光の入射位置に対応付けられて記憶部261に記憶されるようになっている。さらに、PC261は、記憶部261により記憶されている各受光素子146の感度補正ゲインと、新たに測定した各受光素子146の感度補正ゲインとの差分を計測し、差分が所定の閾値より大きいか否かを判定するようになっている。
The sensitivity correction gain of each light receiving
このように構成されたレーザ顕微鏡300および受光感度延命方法の作用について説明する。
本実施形態に係るレーザ顕微鏡300により標本Sを観察する方法については、蛍光を反射ミラー37に代えて移動可能ミラー237により反射する点以外は第2実施形態のレーザ顕微鏡200と同様であるので説明を省略する。
The operation of the thus configured
The method for observing the specimen S with the
次に、検出器145の受光素子146の感度を補正する場合について説明する。
本実施形態に係るレーザ顕微鏡300および受光感度延命方法においては、工場出荷時において、製造メーカにより次の処置を行う。
まず、ステージ1上にミラー標本(反射ミラー)S´を載置し、励起ダイクロイックミラー21として、レーザユニット10から発せられるレーザ光を反射する一方、ミラー標本S´から戻るレーザ光の反射光(戻り光)を透過する特性を有する素子(例えば、波長依存特性がなく、受光した光を一定の比率で反射し、残りを透過する特性を持つダイクロックミラー。)を配置する。また、ピンホール33のピンホール径を絞り、制御部207により、入射位置切替ミラー41を初期位置(光軸中心)に設定する。
Next, a case where the sensitivity of the
In the
First, a mirror sample (reflection mirror) S ′ is placed on the
次に、検出器145の各受光素子146の感度補正ゲインを取得する。
まず、レーザユニット10からレーザ光を発してミラー標本S´に照射し、制御部207により走査部23を制御してミラー標本S´上でレーザ光を走査させる。そして、ミラー標本S´において反射されて励起ダイクロイックミラー21を透過した反射光を検出器145により検出して光電変換し、その電気信号をアナログ演算回路265により演算処理して、PC263によりミラー標本S´のXY画像を生成する。
Next, the sensitivity correction gain of each light receiving
First, a laser beam is emitted from the
次いで、制御部7により、分光素子136による蛍光のスペクトル分散方向に移動可能ミラー237を移動させ、CH1からCH32までの各受光素子146の光電面上で反射光を走査させる。そして、PC261により、受光素子146ごとに画像が最も明るくなるピーク時の輝度を取得する。この場合において、検出器145の出力が飽和状態にならないように、制御部207から検出器145に印加する電圧を調整したり、または、レーザユニット10のレーザ出力を調整したりする。
Next, the control unit 7 moves the
次いで、PC263において、取得した輝度が最も高い受光素子146を100として規格化し、各受光素子146の感度補正ゲインを算出する。例えば、CH1〜CH32の各受光素子146のうち、最大輝度(MaxL)がCH16の受光素子146の輝度で、MaxL=3800とする。この場合は、例えば、CH1の受光素子146の最大輝度(Max1)が2600とすると、CH1の受光素子146の感度補正ゲインは、(100/MaxL)×Max1=68(小数点以下四捨五入)となる。
Next, the
PC263により算出された各受光素子146の感度補正ゲインは、各受光素子146における反射光の入射位置に対応付けられて記憶部261に記憶される。他のCH2〜CH32の受光素子146についても同様である。
ここまでの作業が製造メーカにより納品前に実施される。
The sensitivity correction gain of each light receiving
The work so far is performed by the manufacturer before delivery.
次に、納品後のレーザ顕微鏡300のメンテナンス時において、ユーザが次に処置を行う。
まず、PC263により、納品前の感度補正ゲインの取得と同様の方法で、納品後の感度補正ゲインを取得する。納品後の感度補正ゲインが取得されると、PC263により、取得した納品後の感度補正ゲインと、記憶部261に記憶されている納品前の感度補正ゲインとが比較される。両者の差分が所定の閾値よりも大きい場合(例えば、2倍以上の場合)は感度劣化とみなし、受光素子146の受光感度延命方法を実行する。
Next, at the time of maintenance of the
First, the
具体的には、ステージ1にミラー標本S´を載置するとともに、励起ダイクロイックミラー21として、レーザユニット10から発せられるレーザ光を反射する一方、ミラー標本S´から戻るレーザ光の反射光を透過する特性を有する素子(例えば、波長依存特性がなく、受光した光を一定の比率で反射し、残りを透過する特性を持つダイクロックミラー。)を配置し、ピンホール33のピンホール径を絞る。
Specifically, the mirror specimen S ′ is placed on the
次いで、レーザユニット10からレーザ光を発してミラー標本S´に照射し、制御部207により走査部23を制御してミラー標本S´上でレーザ光を走査させる。そして、ミラー標本S´において反射された反射光を検出器145により検出して光電変換し、その電気信号をアナログ演算回路265により演算処理して、PC263によりミラー標本S´のXY画像を生成する。
Next, a laser beam is emitted from the
そして、制御部207により入射位置切替ミラー41の角度を変更しながら、感度劣化が最も進行している受光素子146の輝度をスペクトル成分の分散方向に直交する方向にサンプリングし、PC263により、その受光素子146におけるもっとも輝度が高い位置(最適な位置)を探す。
Then, while changing the angle of the incident
受光素子146における最適な位置が決定したら、納品前のレーザ顕微鏡300の感度補正ゲインの取得と同様の方法で、再度、各受光素子146の感度補正ゲインを取得する。そして、PC263により、新たに取得した感度補正ゲインと、記憶部261に記憶されている納品前の感度補正ゲインと比較して、感度が復帰しているか否か、すなわち、差分が所定の閾値以下か否かを確認する。輝度が復帰している場合は、各受光素子146の感度補正ゲインとそれぞれ受光素子146における反射光の新たな入射位置とを対応付けて記憶部261に記憶させ、納品後のメンテナンスを終了する。
When the optimum position in the
本実施形態においては、受光素子146における反射光の新たな入射位置の取得は、サンプリングを行わずに反射光の設計的なスポットサイズから得られる規定量を動かす手段を用いることとしてもよい。
In the present embodiment, the acquisition of a new incident position of the reflected light in the
本実施形態は以下のように変形することができる。
例えば、第1変形例としては、図7に示すように、入射位置切替ミラー41が、分光素子136によりスペクトル成分に分光された蛍光の光路を、光路長が異なる2つの光路に切替える光路切替部として機能することとしてもよい。
This embodiment can be modified as follows.
For example, as a first modified example, as shown in FIG. 7, the incident
この場合、入射位置切替ミラー41を軸回りに90°回転させることにより、集光レンズ39から入射される蛍光を反射ミラー43に向けて反射する光路と、反射ミラー43とは反対方向に反射する光路とに切替えることとすればよい。
In this case, by rotating the incident
また、光路には、蛍光をリレーするリレーレンズ251,259と、リレーレンズ251,259によりリレーされる蛍光を反射して入射位置切替ミラー41に異なる方向から戻し、入射位置切替ミラー41により反射ミラー43に向けて再度反射させる3つの反射ミラー253,255,257とを配置することとすればよい。
Further, in the optical path, the
このようにすることで、リレーレンズ251,259および反射ミラー253,255,257を経由する分だけ、分光素子136からの焦点距離が長くなる。したがって、検出器145に入射される蛍光の分光分解能は短い光路と比較し高くすることができる。
By doing so, the focal length from the
本変形例によれば、入射位置切替ミラー41により、分光素子136によってスペクトル成分に分光された蛍光の焦点距離を変えて、検出器145に入射させる蛍光の分光分解能を切替えることができる。この場合において、入射位置切替ミラー41が光路切替部として機能することにより、蛍光の光路と光路とを切替えるための特別な機構を設ける必要がなく、装置を簡略化することができる。
According to the present modification, the incident
また、第2変形例としては、図8に示すように、レーザ光の光路上に、レーザ光を同一の光路に沿って折返す全反射ミラー(折返し部材)271を挿脱可能な切替機構273を備えることとしてもよい。 As a second modification, as shown in FIG. 8, a switching mechanism 273 capable of inserting / removing a total reflection mirror (folding member) 271 that folds the laser light along the same optical path on the optical path of the laser light. It is good also as providing.
この場合、切替機構273により、例えば、瞳投影レンズ25と結像レンズ27との間のレーザ光の光路上に全反射ミラー271を挿入して、全反射ミラー271により、瞳投影レンズ25から入射されるレーザ光を同一の光路に沿って折返すことができるようにすればよい。
In this case, for example, the
また、全反射ミラー271によりレーザ光を折返す場合は、励起ダイクロイックミラー21として、レーザユニット10から発せられるレーザ光を反射する一方、ミラー標本S´から戻るレーザ光の反射光を透過する特性を有する素子(例えば、波長依存特性がなく、受光した光を一定の比率で反射し、残りを透過する特性を持つダイクロックミラー。)を配置することとすればよい。
When the laser beam is turned back by the
このようにすることで、対物レンズ5によるレーザ光の照射位置にミラー標本S´を配置する手間をかけることなく、切替機構273によりレーザ光の光路上に全反射ミラー271を配置するだけで、PC263により各受光素子146の受光感度を測定することができる。
In this way, the switching mechanism 273 merely places the
また、第3変形例としては、図9および図10に示すように、レーザ光の光路上に反射ミラー3とレーザ光を同一の光路に沿って折返すコーナキューブ(折返し部材)275とを選択的に配置可能なターレット(切替機構)277を備えることとしてもよい。図10は、8連のターレット277を例示している。
As a third modification, as shown in FIGS. 9 and 10, a
この場合、ターレット277に所定の回転軸の周りに周方向に間隔をあけて反射ミラー3とコーナキューブ275とを取付け、ターレット277を回転軸回りに回転することにより、レーザ光および蛍光の光路上に反射ミラー3とコーナキューブ275とを選択的に配置することとすればよい。
In this case, the reflecting
このようにすることで、ターレット277により、レーザ光の光路上に反射ミラー3を配置するかコーナキューブ275を配置するかを切替えるだけで、検出器45の受光感度の測定と標本Sの観察とを簡易に切替えることができる。
In this way, the
また、第4変形例としては、図11に示すように、走査部23と対物レンズ5との間のレーザ光の光路から外れた位置に配置されたコーナキューブ275を備えることとしてもよい。この場合、走査部23により、励起ダイクロイックミラー21から入射されるレーザ光をコーナキューブ275に向けて反射可能とすればよい。また、コーナキューブ275が、走査部23から入射されるレーザ光を同一の光路に沿って走査部23に折返すこととすればよい。
Further, as a fourth modified example, as shown in FIG. 11, a
このようにすることで、対物レンズ5によるレーザ光の照射位置にミラー標本S´を配置する手間をかけることなく、走査部23によりコーナキューブ275に向けてレーザ光を反射するだけで、受光素子46の検出感度を簡易に測定することができる。
By doing so, the light receiving element can be obtained by simply reflecting the laser light toward the
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本発明を上記の各実施形態に適用したものに限定されることなく、これらの実施形態を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定されるものではない。 As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the specific structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included. For example, the present invention is not limited to those applied to each of the above embodiments, and may be applied to embodiments in which these embodiments are appropriately combined, and is not particularly limited.
また、例えば、上記各実施形態およびその変形例においては、入射位置切替ミラー41を制御することにより検出器45,145の受光素子46、146における蛍光の入射位置を変更することとしたが、これに代えて、例えば、検出器45,145を蛍光の光軸に沿う方向に移動可能に設け、制御部7,207が、検出器45,145を蛍光の光軸に沿う方向に移動させることにより、受光素子46,146における蛍光の入射位置を変更することとしてもよい。
Further, for example, in the above-described embodiments and modifications thereof, the incident position of the fluorescence in the
5 対物レンズ
7,207 制御部(入射位置変更部、計測部)
11 レーザ光源(光源)
23 走査部
41 入射位置切替ミラー(入射光学系)
45,145 検出器(光検出器)
46,146 受光素子
136 分光素子
261 記憶部
263 PC(感度測定部)
271 全反射ミラー(折返し部材)
273 ターレット(切替機構)
275 コーナキューブ(折返し部材)
277 ターレット
100,200,300 レーザ顕微鏡
5 Objective lens 7,207 Control unit (incident position changing unit, measuring unit)
11 Laser light source
23
45,145 Detector (light detector)
46,146
271 Total reflection mirror (folding member)
273 Turret (switching mechanism)
275 Corner cube
277
Claims (12)
前記戻り光を受光して光電変換する受光素子を有する光検出器と、
前記対物レンズにより集光された前記戻り光を前記光検出器の前記受光素子に入射させる入射光学系と、
前記受光素子に入射する前記戻り光の入射位置を同一の前記受光素子の他の位置に変更する入射位置変更部とを備えるレーザ顕微鏡。 An objective lens that irradiates the sample with laser light emitted from a light source and collects return light returning from the sample;
A photodetector having a light receiving element that receives the return light and performs photoelectric conversion;
An incident optical system for causing the return light collected by the objective lens to enter the light receiving element of the photodetector;
A laser microscope comprising: an incident position changing unit that changes an incident position of the return light incident on the light receiving element to another position of the same light receiving element .
前記対物レンズにより集光された前記戻り光をスペクトル成分に分光する分光素子と、A spectroscopic element that splits the return light collected by the objective lens into spectral components;
前記戻り光を受光して光電変換する受光素子を有する光検出器と、A photodetector having a light receiving element that receives the return light and performs photoelectric conversion;
前記対物レンズにより集光された前記戻り光を前記光検出器の前記受光素子に入射させる入射光学系と、An incident optical system for causing the return light collected by the objective lens to enter the light receiving element of the photodetector;
前記受光素子に入射する前記戻り光の入射位置を変更する入射位置変更部とを備え、An incident position changing unit for changing the incident position of the return light incident on the light receiving element;
前記入射位置変更部が、前記受光素子における前記戻り光の入射位置を前記スペクトル成分の分光方向に直交する方向に変更するレーザ顕微鏡。The laser microscope in which the incident position changing unit changes the incident position of the return light in the light receiving element in a direction orthogonal to the spectral direction of the spectral component.
前記入射位置変更部が、前記受光素子における前記戻り光の入射位置を前記スペクトル成分の分光方向に直交する方向に変更する請求項1に記載のレーザ顕微鏡。 A spectroscopic element that splits the return light collected by the objective lens into spectral components;
The laser microscope according to claim 1, wherein the incident position changing unit changes the incident position of the return light in the light receiving element in a direction orthogonal to a spectral direction of the spectral component.
該感度測定部により測定された前記受光素子ごとの受光感度と前記複数の受光素子における前記戻り光の入射位置とを対応付けて記憶する記憶部と、
該記憶部により記憶されている前記受光素子ごとの受光感度と前記感度測定部により新たに測定された前記受光素子ごとの受光感度との差分を計測する計測部とを備え、
該計測部により計測された前記差分が所定の閾値よりも大きい場合に、前記入射位置変更部が前記複数の受光素子における前記戻り光の入射位置を変更し、前記記憶部が前記入射位置変更部により変更された前記複数の受光素子における前記戻り光の入射位置とその入射位置において前記感度測定部により測定された前記受光素子ごとの受光感度とを対応付けて記憶する請求項2から請求項5のいずれかに記載のレーザ顕微鏡。 A sensitivity measuring unit for measuring the light receiving sensitivity of each light receiving element;
A storage unit for storing the light receiving sensitivity for each of the light receiving elements measured by the sensitivity measuring unit and the incident position of the return light in the plurality of light receiving elements in association with each other;
A measuring unit that measures a difference between the light receiving sensitivity for each light receiving element stored in the storage unit and the light receiving sensitivity for each light receiving element newly measured by the sensitivity measuring unit;
When the difference measured by the measuring unit is larger than a predetermined threshold, the incident position changing unit changes the incident position of the return light in the plurality of light receiving elements, and the storage unit is the incident position changing unit. claim from claim 2 in association with the light receiving sensitivity of each of the light receiving element measured by the sensitivity measuring portions incident position of the return light in the modified plurality of light receiving elements and at its incident position by 5 The laser microscope according to any one of the above.
該走査部と前記対物レンズとの間の前記レーザ光の光路から外れた位置に配置された、前記レーザ光を折返し可能な折返し部材とを備え、
前記走査部が、前記折返し部材に向けて前記レーザ光を反射可能な請求項7に記載のレーザ顕微鏡。 A scanning unit that reflects the laser light emitted from the light source and scans the sample;
A folding member disposed at a position deviating from the optical path of the laser beam between the scanning unit and the objective lens, and a folding member capable of folding the laser beam;
The laser microscope according to claim 7 , wherein the scanning unit can reflect the laser light toward the folding member.
前記受光素子の受光感度が劣化した場合に、前記受光素子における前記戻り光の入射位置を異なる位置に変更する受光感度延命方法。 A laser beam is emitted from a light source and irradiated on the specimen. The return light returning from the specimen is incident on a light receiving element of a photodetector, and the light receiving element receives the return light and uses the laser microscope to observe the specimen. A method for extending the light receiving sensitivity of the light receiving element,
A method for extending the life of light receiving sensitivity, wherein when the light receiving sensitivity of the light receiving element deteriorates, the incident position of the return light in the light receiving element is changed to a different position.
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