JPH09329750A - 光走査型顕微鏡 - Google Patents
光走査型顕微鏡Info
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- JPH09329750A JPH09329750A JP8171833A JP17183396A JPH09329750A JP H09329750 A JPH09329750 A JP H09329750A JP 8171833 A JP8171833 A JP 8171833A JP 17183396 A JP17183396 A JP 17183396A JP H09329750 A JPH09329750 A JP H09329750A
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Abstract
の波長の光ビームを所定の範囲に同時に照射させること
ができる。 【解決手段】 励起光L1と開裂光L2とを発する光照
射系10と走査手段20との間の開裂光L1の光路中に
配置され、開裂光L2が試料81へ向かうのを阻止する
遮光状態と、開裂光が試料81へ向かうのを許す透光状
態とを切換える高速シャッタ70と、スキャナ制御回路
30から得られる走査位置情報30aに基づき、走査手
段20による走査範囲内の所定の部分領域で高速シャッ
タ70を透光状態にする制御回路40とを備える.
Description
関する。
ビームと、試料の部分領域に所定の反応を促す第2光ビ
ームとを発し、各々を異なる光路に配置する光照射系
と、第1光ビームと第2光ビームとを同一光路に配置し
て試料上を2次元的に走査する走査手段と、第1光ビー
ムの照射によって試料から発する光を検出する検出手段
と、この検出手段の出力と走査手段から得られる走査位
置情報とに基づいて前記試料の画像を得る画像取得手段
とを備えている。
し、そのときに生体細胞に起きる現象を観察する顕微鏡
として使用される。
顕微鏡を使用して、ケイジドコンパウンド試薬を組み合
わせた生体細胞の蛍光観察を行うとき、レーザの波長に
よって照射範囲を変える。
だけ入れたケイジドコンパウンド試薬を開裂させるた
め、生体細胞内の特定部位にUV波長のレーザ光を照射
し、細胞内に予め注入されている蛍光試薬とUV波長の
レーザ光の照射によって開裂したケイジドコンパウンド
試薬とが選択的に結合して発した蛍光を観察するため、
可視波長のレーザ光を観察対象の生体細胞全体に照射す
る。
は、従来次の方法が行われている。 照射する波長毎に波長に応じた光路をそれぞれ設定
し、スキャナを介さずに任意の範囲を照射する。 光路毎にスキャナを用意し、各光路を通ったレーザ光
の照射範囲を独立に照射する。 照射する波長毎に順番に走査を行って照射範囲を変え
る。
は、試料の厚さが非常に薄いため、開裂光と観察光とを
同一焦点にする操作(ピント合わせ)が非常に難しい、
の方法では、複数のスキャナ等を必要とするシステム
構成が複雑なものとなって、コストがかかり、システム
自体が大きい、光学アライメントをし難くくなってしま
い、の方法では、UV光と可視光とを生体細胞の異な
る範囲に同時に照射することができないため、蛍光試薬
と開裂したケイジドコンパウンド試薬とが結合した時の
現象をリアルタイムに観察できないという問題があっ
た。
たもので、その課題は煩雑な操作を必要とせず、簡単な
構成で複数の波長の光ビームを所定の範囲に同時に照射
させることができる光走査型顕微鏡を提供することであ
る。
請求項1に記載の発明の光走査型顕微鏡は、試料観察用
の第1光ビームと、前記試料の部分領域に所定の反応を
促す第2光ビームとを発し、各々を異なる光路に配置す
る光照射系と、前記第1光ビームと前記第2光ビームと
を同一光路に配置して前記試料上を2次元的に走査する
走査手段と、前記第1光ビームの照射によって前記試料
から発する光を検出する検出手段と、この検出手段の出
力と前記走査手段から得られる走査位置情報に基づいて
前記試料の画像を得る画像取得手段とを備えた光走査型
顕微鏡において、前記光照射系と前記走査手段との間の
前記第2光ビームの光路中に配置され、前記第2光ビー
ムが前記試料へ向かうのを阻止する第1の状態と、前記
第2光ビームが前記試料へ向かうのを許す第2の状態と
を切換える光ビーム切換手段と、前記走査手段から得ら
れる走査位置情報に基づき、前記走査手段による走査範
囲内の所定の部分領域で前記光ビーム切換手段を前記第
2の状態にする制御回路とを備えることを特徴とする。
段による走査範囲内の所定の部分領域で光ビーム切換手
段を前記第2の状態にするので、第1光ビームと第2光
ビームとを1組の走査手段で走査しながら、第1光ビー
ムを走査領域の全範囲に照射し、第2光ビームを走査領
域の一部分である反応させたい範囲内にだけ照射するこ
とができる。
は、請求項1に記載の発明の光走査型顕微鏡において、
前記第2光ビームは、前記試料の部分領域に注入された
試薬を開裂させる紫外線領域の光ビームであることを特
徴とする。
薬に第2光ビームが照射されると試薬は開裂されるの
で、第2光ビームの照射に応じた観察を行うことができ
る。
は、請求項1に記載の発明の光走査型顕微鏡において、
前記画像取得手段は前記走査手段からの走査位置情報に
基づいて前記走査範囲内の少なくとも一部の領域を前記
第2光ビームを照射する領域とし、前記制御回路は、前
記領域を前記所定の部分領域とするように、前記走査手
段からの走査位置情報に基づいて前記光ビーム切換手段
の切換えを制御することを特徴とする。
内の少なくとも一部の領域を第2光ビームを照射する領
域とするので、走査範囲内の一部の領域以外の試料への
余計な光の照射が遮断される。
は、請求項1に記載の発明の光走査型顕微鏡において、
前記画像取得手段で得られる前記画像を表示するモニタ
と、このモニタで表示された画像の少なくとも一部の領
域を指定する領域指定手段とを備え、前記制御回路は、
前記モニタの画面を構成する各画素に対応するデータメ
モリ部を有し、前記領域指定手段で指定された領域内の
全ての画素に対応するデータメモリ部の全てのアドレス
に、前記光ビーム切換手段を前記第2の状態にするため
のデータを予め記憶しておき、前記走査手段からの走査
位置位置情報に対応する前記メモリ部のデータに基づい
て前記光ビーム切換手段を前記第2の状態に維持するこ
とを特徴とする。
部のデータに基づいて光ビーム切換手段を第2の状態に
するので、領域指定手段で指定された領域以外の試料へ
の余計な第2光ビームの照射が遮断される。
面に基づいて説明する。
ザ走査型顕微鏡のブロック構成図である。
と、走査装置(走査手段)20と、スキャナ制御回路3
0と、切換制御回路40と、蛍光検出器(検出手段)5
0と、画像処理回路(画像取得手段)60と、高速シャ
ッタ(光ビーム切換手段)70と、全反射ミラー2と、
ダイクロイックミラー3,4と、バリアフィルタ5とを
備える。
1光ビーム)L1を発する励起用可視レーザ光源11、
開裂光(第2光ビーム)L2を発するUVレーザ光源1
2とからなる。なお、光照射系10は、マルチラインの
レーザ光源を用い、ダイクロイックミラーを用いて光路
を分離するようにしてもよい。
試料81上で混合レーザ光L12を2次元的に走査させ
る水平スキャナ21と垂直スキャナ22とからなる。
像取得開始指令90aに基づいて水平スキャナ21及び
垂直スキャナ22の駆動を制御する。
し、入力した蛍光を光強度を表す信号50aに変換す
る。
50aとスキャナ制御回路30から出力される走査位置
情報30a(水平同期信号HD、垂直同期信号VD、ピ
クセルクロックPC)とに基づいて試料81の画像化を
図る。この画像処理回路60は、A/D変換素子、フレ
ームメモリ、D/A変換素子等の画像化するための回路
及びCPUからの操作で画像にラインを重ね書きするた
めのオーバーレイメモリ回路からなる。
装置20との間の開裂光L2の光路中(ここではUVレ
ーザ光源12と全反射ミラー2との間)に配置され、開
裂光L2が試料81へ向かうのを阻止する第1の状態と
開裂光L2が試料81へ向かうのを許す第2の状態とに
切り換わる。高速シャッタ70としては、例えばAOD
(音響光学変調器)、EOD(電気光学変調器)MOD
(磁気光学変調器)がある。
0から得られる走査位置情報30aに基づいて高速シャ
ッタ70の第1の状態と第2の状態とを切り換える。
源12から射出された開裂光L2を反射し、励起用可視
レーザ光源11から射出された励起光L1を透過する。
ー4で反射されずにダイクロイックミラー4を透過した
励起光L1及びL2をカットする。
る。なお、試料81としては生体細胞が用いられ、細胞
内には予め蛍光試薬が注入されている。また、この細胞
内の特定部位にはケージドコンパウンド試薬が特定量だ
け注入されている。
ダイクロイックミラー3を透過した励起光L1と、UV
レーザ光源12から射出され、高速シャッタ70を通過
した後、全反射ミラー2及びダイクロイックミラー3で
反射された開裂光L2とは、同一光路に導かれ混合光L
12となる。
で反射され、水平スキャナ21及び垂直スキャナ22へ
導かれ、スキャナ制御回路30によって試料81上で2
次元走査される。この混合光L12のうち、開裂光L1
は試料81内のケージドコンパウンド試薬を開裂させ、
励起光L2は試料81中の蛍光試薬を励起して蛍光L3
を発生させる。
を逆行し、垂直スキャナ22及び水平スキャナ21でデ
スキャニングされ、ダイクロイックミラー4を透過し、
励起光L2と分離される。ダイクロイックミラー4を透
過した蛍光L3はバリアフィルタ5で完全に蛍光L3の
みとされ、蛍光検出器50に入射する。
であり、この図を参照してスキャナ制御回路の動作を説
明する。
回路31と、垂直スキャナ駆動回路32と、水平同期信
号発生回路33と、水平スキャナ駆動回路34と、ピク
セルクロック発生回路35と、1水平ラインカウント回
路36と、1フレームカウント回路37とからなる。
コントロールしているCPU90から画像取得開始指令
90aを受けて垂直走査を開始させる垂直同期信号VD
を出力する。
号VDを入力すると、垂直スキャナ22の駆動信号(ノ
コギリ波)VDDを出力し、垂直スキャナ22を駆動す
る。
生回路33に入力され、水平同期信号発生回路33は水
平走査を開始させる水平同期信号HDを出力する。
号HDを入力し、水平スキャナ21の駆動信号(ノコギ
リ波)HDDを出力し、水平スキャナ21を駆動する。
ク発生回路35に入力され、ピクセルクロック発生回路
35は蛍光データをサンプリングするピクセルクロック
PCを画像処理回路60へ出力する。
期信号HDとピクセルクロックPCとを入力し、水平同
期信号HDの入力に同期してピクセルクロックPCのカ
ウントを開始し、予め設定されたクロック数(1水平ラ
インの1周期に当たるピクセルクロックの数、例えば5
12)をカウントし終えると、トリガ信号TR1を出力
する。
TR1を入力すると、次のラインを走査するための水平
同期信号HDを出力する。
信号VDと水平同期信号HDとを入力し、垂直同期信号
VDの入力に同期して水平同期信号HDのカウントを開
始し、予め設定された数(1フレームの1周期に当たる
水平同期信号の数、例えば、512)をカウントし終え
ると、トリガ信号TR2を出力する。
R2を入力すると、次のフレームの走査を開始し、垂直
同期信号VDを出力する。
て、水平スキャナ21と垂直スキャナ22とを、例えば
同期信号発生器を用いて同期をとって駆動することで混
合光L12を2次元的に走査する。
り、この図を参照して切換制御回路の動作を説明する。
ント回路(有効HDカウント回路と称する)41と、有
効ピクセルクロックカウント回路(有効PCカウント回
路と称する)42と、高速シャッタ駆動回路43とから
なる。
号VDと水平同期信号HDとを入力し、垂直同期信号V
Dの入力に同期して水平同期信号HDのカウントを開始
し、CPU90で予め設定されたカウント値までの間
は、例えばHレベルのHDイネーブル信号HDEを出力
する。
同期信号HDとピクセルクロックPCを入力し、水平同
期信号HDに同期してピクセルクロックをカウントし、
CPU90で予め設定されたカウント値までの間は、例
えばHレベルのピクセルクロックイネーブル信号PCE
を出力する。
ウント回路41及び有効PCカウント回路42の出力が
共にHレベルのとき、高速シャッタ駆動回路43を開裂
光の通過を許す状態(第2の状態)に駆動する信号43
aを出力する。
鏡によれば、励起光L1は水平スキャナ21及び垂直ス
キャナ22による走査によって細胞全体に照射される
が、開裂光L2は予め設定された矩形の領域だけに照射
させることができる。そして、励起光L1と開裂光L2
とは同時に照射されるため、試料81に生じた反応をリ
アルタイムで観察することができる。
ザ走査型顕微鏡のブロック構成図であり、第1の実施形
態と同一部分については同一符号を付し、その説明を省
略する。
られる画像信号60aを再生するモニタ100と、この
モニタ100に表示された画像の少なくとも一部の領域
を指定するポインティングデバイス(領域指定手段)9
1とが付加されている。
タ100は例えば画面を構成する画素に対応したバッフ
ァメモリを持ち、その内容を繰り返し表示する。なお、
バッファメモリの内容は動的に変更可能となっている。
ブレット(デジタイザ)、ライトペン、マウス等であ
り、CPU90に接続されており、画像処理回路60を
介してモニタ100の画面上の任意の1点を指示するこ
とができる。
る。
ンタ45、メモリ46、高速シャッタ駆動回路47から
なる。
期信号VDとピクセルクロックPCとを入力し、垂直同
期信号VDの入力に同期してピクセルクロックPCのカ
ウント値をリセットし、ピクセルクロックPCのカウン
トを開始し、そのカウント値45aを出力する。
像の画素サイズと同じかそれ以上で1ビットデータが記
憶できる容量を有し、画素単位でアドレスが定義されて
いる。CPU90によって画素と対応したアドレスにシ
ャッタコントロールデータ46aが後述する方法で予め
書込まれている。
のカウント値45aをメモリ46のアドレスとして入力
し、インクリメントされたカウント値が入力する度に、
カウント値に対応するアドレスに書込まれている1ビッ
トのシャッタコントロールデータ46aを出力する。
ントロールデータ46aを入力し、このシャッタコント
ロールデータ46aに基づいて高速シャッタ70を開裂
光の通過を許す状態(第2の状態)に駆動する信号47
aを出力する。
ャッタコントロールデータの書き込みについて説明す
る。
キャンして取得された1フレームの蛍光画面を示す図、
図7はシャッタコントロールデータを記憶してあるメモ
リのマッピングデータを示す図である。なお、図7にお
いて、説明を簡略化するため、画素サイズを25×25
としている。
キャンして得た蛍光画面101の全体を図6に示すよう
にモニタ100上に表示させる。
画像を見ながら、実際に開裂光L2で開裂したいケージ
ドコンパウンド試薬の注入されている領域をポインティ
ングデバイス91を用いてトレースし、図6に示すよう
な軌跡102で囲まれた領域103を表示させる。
ものではなく、任意の数の領域を指定してもよい。
7に示すように画素と対応したアドレスをたよりにメモ
リ46にアクセスし、高速シャッタ70の第2の状態又
は第1の状態を示すシャッタコントロールデータ46a
をメモリ36に直接書込む。
と、「0」は第1の状態にすることをそれぞれ表してい
る。
鏡によれば、励起光L1は水平スキャナ21及び垂直ス
キャナ22による走査によって細胞全体に照射される
が、開裂光L2は、予め行われた走査に基づいてメモリ
46に記憶された領域103だけに1画素もずれずに照
射される。そして、励起光L1と開裂光L2とは同時に
照射されるため、試料81に生じた反応をモニタ100
によってリアルタイムで観察することができる。
ームはケイジドコンパウンド試薬開裂用レーザ光として
説明したが、細胞を殺すためのレーザ(レーザメス)と
して用いることもできる。
明の光走査型顕微鏡によれば、制御回路が走査位置情報
に基づき、走査手段による走査範囲内の所定の部分領域
で光ビーム切換手段を前記第2の状態にするので、第1
光ビームと第2光ビームとを1組の走査手段で走査しな
がら、第1光ビームで走査領域の全範囲に照射し、第2
光ビームで走査領域の一部分である反応させたい範囲内
だけ照射することができる。したがって、ピント合わせ
のような煩雑な操作を必要とせず、1組の走査手段だけ
の簡単な構成で複数の波長の光ビームを所定の範囲に同
時に照射させることができる。例えば、ケイジドコンパ
ウンド試薬を組合わせた蛍光観察では、蛍光試薬と開裂
したケイジドコンパウンド試薬とが結合した時の現象を
リアルタイムに反応を観察することができる。
れば、第1光ビームを照射した状態において、試薬に第
2光ビームが照射されると試薬は開裂されるので、第2
光ビームの照射に応じた観察を行うことができる。
れば、走査範囲内の一部の領域以外の試料への余計な光
の照射が遮断され、第2光ビームは走査領域の一部分で
ある反応させたい範囲内だけ照射することができる。
よれば、領域指定手段で指定された領域以外の試料への
余計な第2光ビームの照射が遮断され、第2光ビームは
予め行われた走査に基づいてメモリに記憶された領域に
対応する範囲内だけ照射することができる。
査型顕微鏡のブロック構成図である。
る。
査型顕微鏡のブロック構成図である。
ンして取得された1フレームの蛍光画面を示す図であ
る。
あるメモリのマッピングデータを示す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 試料観察用の第1光ビームと、前記試料
の部分領域に所定の反応を促す第2光ビームとを発し、
各々を異なる光路に配置する光照射系と、前記第1光ビ
ームと前記第2光ビームとを同一光路に配置して前記試
料上を2次元的に走査する走査手段と、前記第1光ビー
ムの照射によって前記試料から発する光を検出する検出
手段と、この検出手段の出力と前記走査手段から得られ
る走査位置情報に基づいて前記試料の画像を得る画像取
得手段とを備えた光走査型顕微鏡において、 前記光照射系と前記走査手段との間の前記第2光ビーム
の光路中に配置され、前記第2光ビームが前記試料へ向
かうのを阻止する第1の状態と、前記第2光ビームが前
記試料へ向かうのを許す第2の状態とを切換える光ビー
ム切換手段と、前記走査手段から得られる走査位置情報
に基づき、前記走査手段による走査範囲内の所定の部分
領域で前記光ビーム切換手段を前記第2の状態にする制
御回路とを備えることを特徴とする光走査型顕微鏡。 - 【請求項2】 前記第2光ビームは、前記試料の部分領
域に注入された試薬を開裂させる紫外線領域の光ビーム
であることを特徴とする請求項1に記載の光走査型顕微
鏡。 - 【請求項3】 前記画像取得手段は前記走査手段からの
走査位置情報に基づいて前記走査範囲内の少なくとも一
部の領域を前記1つの波長の光ビームを照射する領域と
し、前記制御回路は、前記領域を前記所定の部分領域と
するように、前記走査手段からの走査位置情報に基づい
て前記光ビーム切換手段の切換えを制御することを特徴
とする請求項1に記載の光走査型顕微鏡。 - 【請求項4】 前記画像取得手段で得られる前記画像を
表示するモニタと、このモニタで表示された画像の少な
くとも一部の領域を指定する領域指定手段とを備え、 前記制御回路は、 前記モニタの画面を構成する各画素に対応するデータメ
モリ部を有し、前記領域指定手段で指定された領域内の
全ての画素に対応するデータメモリ部の全てのアドレス
に、前記光ビーム切換手段を前記第2の状態にするため
のデータを予め記憶しておき、前記走査手段からの走査
位置位置情報に対応する前記メモリ部のデータに基づい
て前記光ビーム切換手段を前記第2の状態に維持するこ
とを特徴とする請求項1に記載の光走査型顕微鏡。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17183396A JP3849176B2 (ja) | 1996-06-11 | 1996-06-11 | 光走査型顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17183396A JP3849176B2 (ja) | 1996-06-11 | 1996-06-11 | 光走査型顕微鏡 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09329750A true JPH09329750A (ja) | 1997-12-22 |
JP3849176B2 JP3849176B2 (ja) | 2006-11-22 |
Family
ID=15930604
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17183396A Expired - Lifetime JP3849176B2 (ja) | 1996-06-11 | 1996-06-11 | 光走査型顕微鏡 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3849176B2 (ja) |
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