JPH0829324A - 走査型光学測定装置 - Google Patents
走査型光学測定装置Info
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Abstract
置を提供すること。 【構成】 ガルバノメーターミラー4は、アクチュエー
ター5により紙面と直交する軸で往復回動されることに
より、集光レンズ2,ダイクロイックミラー3を経て入
射したレーザ光源1からのレーザビームを走査するよう
になされている。他方、このガルバノメーターミラー4
は、位置決め手段23によって偏心オフセット角が決定
されるようになされている。そのため、主に瞳投影レン
ズ6の入射第1面からの反射光は、蛍光検出器22へ入
射しないようになされている。
Description
関し、例えば、蛍光色素で生化学的に標識された生物細
胞集団の個々の細胞に対して、レーザスポットを照射し
て励起させ、該個々の細胞が発する蛍光を測定する場合
などに用いて好適な走査型光学測定装置に係るものであ
る。
“生物標本の複数の光学的特性を測定する方法及び装
置”と題して、光源からの光ビーム、即ちこの場合には
レーザビームを収束したレーザスポットによってスライ
ドグラス上の細胞集団を2次元的に走査させ、該細胞集
団の個々の細胞が発する蛍光等を検出してデータ処理す
るもの(以下、走査型サイトメーターという)が開示さ
れている。
色素で生化学的に標識された生物細胞集団の個々の細胞
にレーザスポットを照射・励起し、個々の細胞の発する
蛍光を測定し、得られたデータを細胞集団の免疫的特
性、遺伝的特性、細胞増殖性を表わす統計的なデータと
して解析し提示する測定装置として、フローサイトメー
ターが知られている。又、走査型サイトメーターに構成
上類似した装置として、走査型レーザ顕微鏡が知られて
いるが、この装置は、個々の細胞の細胞内構造を明らか
にするために、個々の細胞の画像を提示するだけの装置
である。
イトメーターの基本構成を図6に示す。
ている。単離浮遊状態の細胞Aのジェット水流31を縦
軸とし、その横断面上に集光レンズ33を含むレーザ光
学系32が配置され、それらと空間的に分離し且つ直交
する位置に蛍光検出光学系34とバリアフィルター35
が配置されている。符号36は前方散乱光検出用光学系
である。フローサイトメーターはこのような構成をして
いるため、レーザビームは蛍光検出光学系34へは入射
しない。厳密に言うと、レーザビームの入射角に対して
直交する方向への散乱(側方散乱)が生じるが、その散
乱強度は強くないためバリアフィルター35で遮断され
る。このフローサイトメーターでは、レーザとして空冷
アルゴンレーザが一般に用いられており、蛍光標識とし
ては通常の蛍光顕微鏡で実績のあるFITC(FIuoresc
ein isothiocyanate)が最も普通に用いられている。
を示している。この走査型サイトメーターは走査型レー
ザ顕微鏡と同じように、レーザ光学系41と蛍光検出光
学系42が顕微鏡光学系46を共有する同軸落射光学系
で構成されており、レーザ光学系41と蛍光検出光学系
42はダイクロイックミラー44で分離され、蛍光検出
光学系42の前面にはバリアフィルター43が配置され
ている。細胞Aはスライドグラス47上に静置されてお
り、レーザスポットは、1次元スキャナー45によりY
軸方向へ光学的に走査され、またスライドグラス47を
機械的に動かすことによってX軸方向へ走査される。符
号48は前方散乱光検出用光学系である。
トメーターのうち走査型サイトメーターに関するもので
あるが、この走査型光学測定装置においては、レーザと
して空冷アルゴンレーザを用い、蛍光標識としてFIT
Cを用いるようにした場合、レーザの励起波長(488
nm)と蛍光波長が近接しているためバリアフィルターの
通過波長帯域を狭くする必要があるが、該波長帯域を狭
くすると検出感度が低下してしまうことがあるため、ダ
イクロイックミラーとバリアフィルターの組合せによる
光学的な分離には必然的に限界がある。このため、特に
顕微鏡光学系において、光学的偏向器通過後のレンズ入
射第1面で反射したレーザ光が蛍光検出光学系へ迷光
し、センターフレアーを発生させるため、蛍光標識の検
出感度が低下してしまうという欠点があった。
ためになされたものであって、その目的とするところ
は、光源からの光学的ビームを標本に対して主走査方向
へ走査する光学的偏向手段上において、該光学的ビーム
を該主走査方向と直交する副走査方向へオフセット角度
を与えて偏心させることにより、蛍光標識の検出感度が
高くなるようにした走査型光学測定装置を提供すること
である。
めに、本発明は、光源からの光学的ビームを光学的偏向
手段により、被測定対象の標本に対する主走査方向へ1
次元走査させると共に、該主走査方向と直交する副走査
方向に前記標本を物理的/機械的に移動して2次元走査
させ、該標本からの後方散乱光を含む反射光及び/又は
蛍光を検出器で検出して測定する走査型光学測定装置に
おいて、前記光学的偏向手段が、主走査方向に1次元走
査される光学的ビームを、副走査方向へオフセット角度
を与え偏心せしめるようにして配置されていることを特
徴としている。
ザビームを、主走査方向と直交する副走査方向、即ち標
本を物理的・機械的に移動させる方向に、オフセット角
度を与え偏心させる。これによって顕微鏡光学系からの
反射光がレーザ光学系に戻らないようにし、且つ蛍光検
出光学系へ入射しないようにする。従って、顕微鏡光学
系からのレーザ反射光が分光学的手段だけではなく空間
的にも蛍光検出光学系と分離されるので、レーザ反射光
が蛍光検出光学系へ迷光し、センターフレアーが生じる
のを防ぐことができる。そのため、バリアフィルターの
通過波長帯域を無理に狭くする必要がなくなり、結果と
して蛍光検出感度を向上させることになる。
図1乃至図5を参照して説明する。
る。レーザ光源1から出射したレーザビームは、集光レ
ンズ2を経てダイクロイックミラー3で反射され、ガル
バノメーターミラー4に入射する。ガルバノメーターミ
ラー4は紙面と直交する軸を回転中心としてアクチュエ
ーター5により回動し、反射光を紙面において上下方向
へ走査する。
対物レンズ1次像面7上に形成すると共にガルバノメー
ターミラー4を対物レンズの瞳と共役に結像しており、
標本の後方散乱光を含む反射光又は蛍光は、ガルバノメ
ーターミラー4の走査角度に関係なく、照射されたレー
ザビームの光路と同じ方向へ戻ることになる。
元走査スポットは、光路切換ミラー8で屈折され、顕微
鏡対物レンズ9で試料面に結像し、標本(スライドグラ
ス)10上に蛍光標識された細胞を励起する。標本10
を載置している走査ステージ11は、アクチュエーター
12によって紙面と垂直な方向に直線的に往復作動を行
い、それによって標本上の2次元走査が行われる。
ーレンズ13,ビームスプリッター14,透過照明光源
15,リングスリット16,前方散乱光検出器17が配
置されている。又、光路切換ミラー8の上部には、バリ
アフィルター18,CCDカメラ19が配置されてお
り、走査ステージ11上の標本10の様子をCCDカメ
ラ19を介して画像で観察したり、記録したりすること
ができる。
ットの照射光路を逆上り、ダイクロイックミラー3を透
過してバリアフィルター20,集光レンズ21を経て蛍
光検出器22に到る。位置決め手段23は、レーザビー
ムの光路を、オフセット角を持たせ偏心させるようにガ
ルバノメーターミラー4を設置するためのものである。
この位置決め手段23はガルバノメーターミラー4のオ
フセット角の位置調整をも行えるようにしておくことが
好ましく、実用的である。
ラー4及び走査ステージ11を制御する走査制御系や、
蛍光検出器22からの信号を処理する信号処理系などに
ついては、特に図示していないが何れもコンピュータに
よって制御され、細胞の座標位置と測光データを計算し
て、記録や表示が行われるようになされている。
ーミラー4を、光軸を中心に走査偏向方向と直交する方
向にオフセット角を持たせて偏心させることである。こ
のように偏心させた場合における顕微鏡視野内での1次
元走査スポットの位置関係が図2に示されている。視野
に内接する4対3の長方形abcdは、通常の走査型レ
ーザ顕微鏡で走査される範囲を示している。ガルバノメ
ーターミラー4に上述のオフセット角を持たせて偏心さ
せると、1次元走査スポットは顕微鏡視野に対して、例
えば図のように左側へオフセットされる。このとき、オ
フセット角の増大に応じて走査範囲は対物視野で制限を
受ける。図中bc程度がオフセット角と走査範囲の実用
上の上限と考えられる。
フセット角を与えた場合における作用上の説明を、図
3,図4,図5を用いて行う。図3は、1次元走査の方
向を紙面上に示しており、ガルバノメーターミラー4に
よって偏向されたレーザビームが、瞳投影レンズ6と対
物レンズ9を介して標本10に走査される様子が分かる
ように示されている。図4及び図5は、1次元走査方向
に直角な方向から見た図であり、図4は偏心オフセット
角を与える前の状態を示し、図5は偏心オフセット角を
与えた後の状態を示している。
上にあり、特に瞳投影レンズ6の入射第1面での反射光
がレーザ光源1及び蛍光検出器22への光路へ戻る。図
3を見れば、瞳投影レンズ6の入射第1面で反射されて
戻るのは、レーザビームが光軸近傍をよぎる場合である
ことが容易に理解できる。そして、走査ステージ11と
の併用による2次元走査画像においては、走査ステージ
11の移動方向に水平に、且つ視野の中心付近に帯状の
フレアーを観察することになる。
レーザを励起光源として、FITCで標識された細胞を
走査したときに顕著となる。従って、このようなフレア
ーを除去するためには、バリアフィルター20を、遮断
特性のよいものを2枚重ねて構成しなければならない。
然しながら、フィルターを2枚重ねにすることは測定装
置のコストが上昇するばかりでなく、透過帯域での透過
率の低下を招き、感度を低下させる要因となる。
セット角を与えてあるため、瞳投影レンズ6の入射第1
面による反射光は、光学系の外側へ反射してしまい、レ
ーザ光源1及び蛍光検出器22への光路へ戻ることはな
い。そのため、上述の帯状のフレアーは排され、レーザ
の励起波長と蛍光波長が近接している場合でも、バリア
フィルター20の分光特性にさほど厳密に配慮する必要
がない。従って、蛍光検出感度が向上する。
率半径と、必要な偏心オフセット角との間には強い相関
関係があり、最も影響の大きい瞳投影レンズ6の入射第
1面に関しては、レーザ光源側から見て凸面の曲率半径
が小さいほど偏心オフセット角が小さくて済む。
領域において観察・測定を行う場合について説明した
が、本発明の測定装置はそのような領域で用いられるだ
けではなく、工業領域でも用いることが可能である。即
ち、表面処理後の金属や合成樹脂材料等の反射率の低い
標本を観察する際、光学系の反射によるセンターフレア
ーが問題となるが、そのような場合に用いて有効であ
る。
置によれば、光源からの光学的ビームに、標本に対して
主走査方向へ走査する光学的偏向手段上において、該主
走査方向と直交する副走査方向へ偏心オフセット角を与
えるようにしたから、光学系による反射光の影響を抑え
ることができ、蛍光標識の検出感度を高めることができ
る。
係を示す図である。
した光路説明図である。
図であり、偏心オフセット角を与える前の状態を示して
いる。
図であり、偏心オフセット角を与えた後の状態を示して
いる。
型サイトメーターの各蛍光検出光学系の基本構成図であ
る。
Claims (5)
- 【請求項1】 光源からの光学的ビームを光学的偏向手
段により、被測定対象の標本に対する主走査方向へ1次
元走査させると共に、該主走査方向と直交する副走査方
向に前記標本を物理的/機械的に移動して2次元走査さ
せ、該標本からの後方散乱光を含む反射光及び/又は蛍
光を検出器で検出して測定する走査型光学測定装置にお
いて、 前記光学的偏向手段が、主走査方向に1次元走査される
光学的ビームを、副走査方向へオフセット角度を与え偏
心せしめるようにして配置されていることを特徴とする
走査型光学測定装置。 - 【請求項2】 前記標本が細胞標本であって、生化学的
に蛍光標識されており、光学的ビームで励起された蛍光
を測定する細胞計測装置として構成されていることを特
徴とする請求項1に記載の走査型光学測定装置。 - 【請求項3】 前記光学的ビームが、レーザビームであ
ることを特徴とする請求項1又は2の何れかに記載の走
査型光学測定装置。 - 【請求項4】 前記光学的ビームの光源にアルゴンレー
ザを使用し、前記蛍光標識としてFITCを用いたこと
を特徴とする請求項2に記載の走査型光学測定装置。 - 【請求項5】 前記光学的偏向手段による偏心量は、標
本側の第1レンズ面で反射された光学的ビームが前記検
出器へ入射しないように設定されていることを特徴とす
る請求項1乃至4の何れかに記載の走査型光学測定装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16225394A JP3454575B2 (ja) | 1994-07-14 | 1994-07-14 | 走査型光学測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP16225394A JP3454575B2 (ja) | 1994-07-14 | 1994-07-14 | 走査型光学測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0829324A true JPH0829324A (ja) | 1996-02-02 |
JP3454575B2 JP3454575B2 (ja) | 2003-10-06 |
Family
ID=15750923
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16225394A Expired - Fee Related JP3454575B2 (ja) | 1994-07-14 | 1994-07-14 | 走査型光学測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3454575B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003500692A (ja) * | 1999-05-19 | 2003-01-07 | カール ツァイス イエナ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 蛍光層の感知を主目的とする走査装置 |
JP2016540996A (ja) * | 2013-11-04 | 2016-12-28 | トムラ・ソーティング・エヌ・ヴィ | 検査装置 |
JP2018116060A (ja) * | 2018-02-09 | 2018-07-26 | 日本光電工業株式会社 | 画像サイトメータ |
US10436699B2 (en) | 2014-10-20 | 2019-10-08 | Nihon Kohden Corporation | Analyzing system and analyzing apparatus |
-
1994
- 1994-07-14 JP JP16225394A patent/JP3454575B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2003500692A (ja) * | 1999-05-19 | 2003-01-07 | カール ツァイス イエナ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 蛍光層の感知を主目的とする走査装置 |
JP2016540996A (ja) * | 2013-11-04 | 2016-12-28 | トムラ・ソーティング・エヌ・ヴィ | 検査装置 |
US10436699B2 (en) | 2014-10-20 | 2019-10-08 | Nihon Kohden Corporation | Analyzing system and analyzing apparatus |
JP2018116060A (ja) * | 2018-02-09 | 2018-07-26 | 日本光電工業株式会社 | 画像サイトメータ |
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JP3454575B2 (ja) | 2003-10-06 |
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