JP6419558B2 - 観察装置 - Google Patents
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Description
本発明は、光源から発せられた照明光を集光して標本に照射する対物レンズと、該対物レンズの瞳位置と光学的に共役な位置に配置され、前記対物レンズにより前記標本に照射される照明光の波面を変調可能な空間光変調素子と、該空間光変調素子と光学的に共役な位置に配置され、前記対物レンズにより前記標本に照射される照明光を2次元的に走査可能な走査部と、該走査部により走査された前記照明光が照射されることによって前記標本から発せられる光を検出する光検出部と、前記標本における前記対物レンズの光軸方向の焦点位置を調整する焦準部と、前記焦点位置における収差の補正および前記標本における所望の照明パターンの形成を行うように、前記空間光変調素子を制御する制御部とを備え、前記対物レンズと前記走査部と前記空間光変調素子とが同一の光路上に配され、前記制御部が、前記走査部による前記照明光の走査を停止させ、かつ、前記標本を光刺激する場合は、前記空間光変調素子により前記標本において所望の照明パターンが形成されるように前記照明光の波面を変調させ、前記標本を観察する場合は、前記空間光変調素子により前記焦点位置における収差を補正するように前記照明光の波面を変調させて前記走査部により前記標本上で前記照明光を走査させる観察装置を提供する。
したがって、制御部による空間光変調素子の制御に従い、1つの空間光変調素子によって、収差補正を行いながらのLSMとしての観察と所望のパターン照明とを実現することができる。
上記発明においては、前記制御部が、さらに、前記対物レンズの焦点位置の深さ方向の位置情報に基づいて、前記対物レンズの焦点位置における収差を補正するように、前記空間光変調素子を制御することとしてもよい。
本発明の第1実施形態に係る観察装置について図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る観察装置100は、図1に示すように、レーザ光(照明光)を発生する光源1と、光源1から発せられたレーザ光をオンオフするAOM(Acousto−Optic Modulator)2と、AOM2を通過したレーザ光の波面を略平面波に変換するビーム変換光学系3と、略平面波に変換されたレーザ光の波面を変調する波面変調部5と、レーザ光を2次元的に走査させるスキャナ(走査部)7と、標本Sにレーザ光を照射する一方、標本Sにおいて発生した蛍光を集光する対物レンズ9と、対物レンズ9により集光された標本Sからの蛍光をレーザ光の光路から分岐させるダイクロイックミラー11と、ダイクロイックミラー11により分岐された蛍光を検出する光電子増倍管(Photomultiplier Tube)のような検出器13とを備えている。
AOM2は、制御装置27からの指令により、光源1から発せられた超短パルスレーザ光(以下、単にレーザ光とする。)をオンオフするようになっている。
検出器13は、検出した蛍光の強度情報を出力するようになっている。検出器13から出力された蛍光の強度情報とその検出時のスキャナ7によるレーザ光の走査位置情報とに基づいて、図示しないPC(Personal Computer)等により、標本Sの2次元的な蛍光画像を生成することができる。
第2リレー光学系17は、揺動ミラー35Aと揺動ミラー35Bとの間に配置され、揺動ミラー35A上の像を揺動ミラー35B上にリレーするようになっている。
第3リレー光学系19は、揺動ミラー35B上の像を対物レンズ9の瞳位置にリレーするようになっている。
したがって、LCOS33の表面位置、揺動ミラー35Aの表面位置および揺動ミラー35Bの表面位置は、いずれも対物レンズ9の入射瞳位置と光学的に共役な位置に配置されている。
焦準機構25は、対物レンズ9を光軸方向に沿って移動させることで、標本Sにおける対物レンズ9の光軸方向の焦点位置を調整することができるようになっている。
まず、本実施形態に係る観察装置100により標本Sを多光子励起観察する場合は、制御装置27が、レーザ光の光路からマスク23を脱離するとともに、スキャナ7を駆動して揺動ミラー35A,35Bを揺動させる。また、制御装置27は、標本Sにおける深さ方向の任意の観察位置に応じて予め設定された表面形状をLCOS33に設定し、光源1からレーザ光を発生させる。
次に、本発明の第2実施形態に係る観察装置について説明する。
本実施形態に係る観察装置200は、図2に示すように、波面変調部5とスキャナ7との間の光路を2つに分岐する分岐ダイクロイックミラー(光路分岐部)41、分岐ダイクロイックミラー41により分岐された2つの光路をスキャナ7と対物レンズ9との間で合成する合成ダイクロイックミラー(光路合成部)42とを備える点で第1実施形態と異なる。
以下、第1実施形態に係る観察装置100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。
制御装置27は、標本Sを多光子励起観察する場合も多光子パターン刺激または1光子パターン刺激する場合も、スキャナ7を駆動させたままにしておくようになっている。
本実施形態に係る観察装置200により、標本Sを多光子励起観察する場合は、制御装置27が、スキャナ7を駆動して揺動ミラー35A,35Bを揺動させるとともに、標本Sにおける深さ方向の任意の観察位置に応じて予め設定された表面形状をLCOS33に設定する。そして、制御装置27は、AOM2を制御し、分岐ダイクロイックミラー41を透過する波長域のレーザ光を光源1から出射させる。
焦準機構25により標本Sにおける対物レンズ9の深さ方向の焦点位置を変更した場合は、第1実施形態と同様に、制御装置27により、焦準機構25からの前記位置情報に基づき、標本S内の屈折率分布等によって発生する収差を補正するようにLCOS33が制御される。
これにより、LCOS33における変調領域の表面形状に応じて標本Sにおける所望の位置に所望の照明パターンを形成し、その照明パターンに従って標本Sを多光子パターン刺激することができる。
すなわち、第2実施形態においては、光路分岐部として分岐ダイクロイックミラー41を採用したが、一変形例では、例えば、図3に示されるように、光路分岐部として、波面変調部5により波面の変調が施されたレーザ光の内、0次光を含む一部のレーザ光のみが通過可能な貫通孔を有する環状ミラー51を採用することとしてもよい。
7 スキャナ(走査部)
9 対物レンズ
23 マスク(0次光除去部材)
25 焦準機構(焦準部)
27 制御装置(制御部)
33 LCOS(空間光変調素子)
41 分岐ダイクロイックミラー(光路分岐部)
42 合成ダイクロイックミラー(光路合成部)
51 環状ミラー(光路分岐部)
57 ハーフミラー(光路合成部)
100,200 観察装置
S 標本
Claims (6)
- 光源から発せられた照明光を集光して標本に照射する対物レンズと、
該対物レンズの瞳位置と光学的に共役な位置に配置され、前記対物レンズにより前記標本に照射される照明光の波面を変調可能な空間光変調素子と、
該空間光変調素子と光学的に共役な位置に配置され、前記対物レンズにより前記標本に照射される照明光を2次元的に走査可能な走査部と、
該走査部により走査された前記照明光が照射されることによって前記標本から発せられる光を検出する光検出部と、
前記標本における前記対物レンズの光軸方向の焦点位置を調整する焦準部と、
前記焦点位置における収差の補正および前記標本における所望の照明パターンの形成を行うように、前記空間光変調素子を制御する制御部とを備え、
前記対物レンズと前記走査部と前記空間光変調素子とが同一の光路上に配され、
前記制御部が、前記標本を光刺激する場合は、前記走査部による前記照明光の走査を停止させ、かつ、前記空間光変調素子により前記標本において所望の照明パターンが形成されるように前記照明光の波面を変調させ、前記標本を観察する場合は、前記空間光変調素子により前記焦点位置における収差を補正するように前記照明光の波面を変調させて前記走査部により前記標本上で前記照明光を走査させる観察装置。 - 前記制御部が、さらに、前記対物レンズの焦点位置の深さ方向の位置情報に基づいて、前記対物レンズの焦点位置における収差を補正するように、前記空間光変調素子を制御する請求項1に記載の観察装置。
- 前記空間光変調素子と前記走査部との間の光路における前記標本と共役な位置に挿脱可能に配され、前記制御部により前記所望の照明パターンを形成するように制御された前記空間光変調素子によって波面が変調された前記照明光に含まれる0次光を除去する0次光除去部材を備える請求項1または請求項2に記載の観察装置。
- 光源から発せられた照明光を集光して標本に照射する対物レンズと、
該対物レンズの瞳位置と光学的に共役な位置に配置され、前記対物レンズにより前記標本に照射される照明光の波面を変調可能な空間光変調素子と、
該空間光変調素子と光学的に共役な位置に配置され、前記対物レンズにより前記標本に照射される照明光を2次元的に走査可能な走査部と、
前記標本における前記対物レンズの光軸方向の焦点位置を調整する焦準部と、
前記焦点位置における収差の補正および前記標本における所望の照明パターンの形成を行うように、前記空間光変調素子を制御する制御部と、
前記空間光変調素子と前記走査部との間の光路を2つに分岐する光路分岐部と、
該光路分岐部により分岐された2つの光路を前記走査部と前記対物レンズとの間で合成する光路合成部とを備え、
前記対物レンズの瞳位置と前記空間光変調素子とが前記2つの光路においてそれぞれ光学的に共役な位置関係を有する観察装置。 - 前記光路分岐部より分岐された光路の内の前記走査部が配置されていない光路における前記標本と共役な位置に配され、前記制御部により前記所望の照明パターンを形成するように制御された前記空間光変調素子によって波面が変調された前記照明光に含まれる0次光を除去する0次光除去部材を備える請求項4に記載の観察装置。
- 前記光路分岐部が、前記標本と共役な位置に配置され、前記空間光変調素子からの前記照明光の光路を0次光を含む一部の前記照明光の光路と0次光を含まない一部の前記照明光の光路とに分岐し、
前記走査部が、前記0次光を含む一部の前記照明光の光路に配置されている請求項4に記載の観察装置。
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