JPWO2017138619A1 - 照射装置、レーザ顕微鏡システム、照射方法及びレーザ顕微鏡の検出方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に示すように、本発明を実施したレーザ顕微鏡システム10は、干渉光生成部11と、干渉光照射部12と、光検出部13と、信号処理部14とを備えている。このレーザ顕微鏡システム10は、干渉光生成部11で生成した複数の干渉光を主走査方向(M方向)にライン状に並べた状態で干渉光照射部12から試料Tに照射して試料Tの画像を取得する。この例のレーザ顕微鏡システム10は、干渉光が励起光として試料Tに照射され、試料Tから放出される蛍光を光検出部13で検出し、得られる検出信号を信号処理部14で処理することにより、各副走査ラインにおける蛍光物質の分布を取得して、蛍光物質の分布を示す1フレーム分の観察画像を生成する。
第2実施形態は、対物レンズとは反対側に放出される試料からの蛍光を検出するようにレーザ顕微鏡システムを構成したものである。なお、以下に説明する他は、第1実施形態と同じであり、実質的に同じ構成部材には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。また、この第2実施形態のレーザ顕微鏡システムは、干渉光生成部の構成は第1実施形態と同じであるから、図8では干渉光生成部を省略して描いてある。なお、後述する第3、第4実施形態の図9、図10や、図13についても、図8と同様である。
図9は、検出光を複数の波長に分解して検出する第3実施形態のレーザ顕微鏡システムを示している。なお、第3実施形態のレーザ顕微鏡システムは、以下に詳細を説明する光検出部が異なる他は、第1実施形態と同じであり、実質的に同じ構成部材には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。この例では、例えば、干渉光の照射によって、互いに波長の異なる第1〜第3波長成分の蛍光を放出する3種類の蛍光物質のいずれか1つ、あるいは2以上を含有するような試料Tが用いられる。
図10は、試料を副走査方向に移動することにより、照射スポットと試料とを副走査方向に相対的に移動する第4実施形態のレーザ顕微鏡システムを示している。なお、第4実施形態のレーザ顕微鏡システムは、以下に詳細を説明する他は、第1実施形態と同じであり、実質的に同じ構成部材には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図11は、第1回折光と第2回折光とをずらした第5実施形態を示している。なお、第5実施形態のレーザ顕微鏡システムは、以下に詳細を説明する他は、第1実施形態と同じであり、実質的に同じ構成部材には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図12は、第1AODと第2AODとして1つのAODを用いて、第1回折光と第2回折光を生成する第6実施形態を示している。なお、この第6実施形態におけるレーザ顕微鏡システムの構成は、干渉光生成部において1つのAODを用いて第1回折光と第2回折光を生成する点が第1実施形態と異なるだけである。このため、図12には、干渉光生成部の要部のみ描いてある。また、第1実施形態と実質的に同じ構成部材については、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。また、第6実施形態のレーザ顕微鏡システムの干渉光照射部、光検出部、信号処理部については他の実施形態と同様な構成とすることができる。
文献1:JEFFREY J. FIELD,DAVID G. WINTERS,AND RANDY A. BARTELS, J. Opt. Soc. A 32(11) 2156 (2015).
文献2:Jeffrey S. Sanders, Ronald G. Driggers, Carl E. Halford, and Steven T. Griffin, Opt. Eng. 30(11), 1720-1724 (1991).
図1のレーザ顕微鏡システム10と同様な構成を用いて試料Tを観察した。この観察では、レーザ顕微鏡システム10は、第1AOD24、第2AOD34として102MHz〜201MHzの駆動信号で動作可能な同じAODを用いた。また、第1AOD24は、周波数間隔Δfを1MHzとして102MHから201MHzまでの各駆動信号を重ね合わせた第1コム信号で駆動した。また、第2AOD34についても、周波数間隔Δfを1MHzとして102MHから201MHzまでの各駆動信号を重ね合わせた第2コム信号で駆動した。第1コム信号と第2コム信号は周波数成分間の位相の設定値として上に述べた数式に従ってクロストークがキャンセルされるように設定し、φa=φb=0、φ=3.3°とした。
11 干渉光生成部
12 干渉光照射部
13 光検出部
14 信号処理部
19 ビームスプリッタ
24,34、95 AOD
32、91 AOFS
97 ウォラストンプリズム
SP 照射スポット
T 試料
Claims (20)
- 互いに異なる周波数の複数の第1の光と互いに異なる周波数の複数の第2の光とを、前記第1の光と前記第2の光との周波数の差が異なる組み合わせで干渉させることよって、ビート周波数の異なる複数の干渉光を生成する干渉光生成部と、
複数の前記干渉光を照射する干渉光照射部と
を備えることを特徴とする照射装置。 - 前記干渉光生成部は、レーザ光源から出力された光を回折させ、入力されるコム信号の周波数に応じた複数の回折光を複数の前記第1の光として射出する第1音響光学ディフレクタと、
前記レーザ光源から出力された前記光を回折させ、入力されるコム信号の周波数に応じた複数の回折光を複数の前記第2の光として射出する第2音響光学ディフレクタと
を備えることを特徴とする請求項1に記載の照射装置。 - 前記レーザ光源からの前記光が入射され、前記光の周波数を変換した光を射出する音響光学周波数シフタをさらに備え、
前記第2音響光学ディフレクタは、前記音響光学周波数シフタで周波数が変換された前記光が入射されることを特徴とする請求項2に記載の照射装置。 - 前記第1音響光学ディフレクタ及び前記第2音響光学ディフレクタは、隣接または離れた位置の第1の光と第2の光との干渉によるクロストーク成分を抑制する位相に各コム成分が設定された前記コム信号が入力されることを特徴とする請求項2または3に記載の照射装置。
- 前記干渉光生成部は、レーザ光源から出力された光が正負の異なる入射角度でそれぞれ入射され、コム信号の周波数に応じた2組の複数の回折光を複数の前記第1の光及び複数の前記第2の光として射出する音響光学ディフレクタを有することを特徴とする請求項1に記載の照射装置。
- 前記レーザ光源からの前記光が入射され、入射する前記光の透過成分の透過光と、回折し周波数が変換された成分の変換光を射出する音響光学周波数シフタをさらに備え、
前記音響光学ディフレクタは、前記透過光と前記変換光とが正負の異なる入射角度で入射される
ことを特徴とする請求項5に記載の照射装置。 - 複数の前記第1の光の第1の周波数範囲と複数の前記第2の光の第2の周波数範囲とが異なり、
前記干渉光生成部は、複数の前記第1の光については周波数が低いものから、複数の前記第2の光については周波数の高いものからそれぞれ順番に選択される前記第1の光と前記第2の光とを組み合わせて複数の前記干渉光を生成することを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の照射装置。 - 複数の前記第1の光の第1の周波数範囲と複数の前記第2の光の第2の周波数範囲とは、周波数範囲が重ならないことを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の照射装置。
- 前記干渉光照射部は、複数の前記干渉光のスポットをライン状に並べて照射することを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の照射装置。
- 前記干渉光照射部は、同じピッチで並ぶ複数の前記第1の光と複数の前記第2の光との入射により、前記干渉光の照射位置に複数の前記第1の光及び複数の前記第2の光のそれぞれのスポットを同じ配列ピッチでライン状に並べ、
前記干渉光生成部は、前記干渉光の照射位置で前記第1の光のスポットに対する前記第2の光のスポットの位置を前記配列ピッチの半分だけスポットの並ぶ方向にずらし、前記第1の光のスポットと前記第2の光のスポットとが重なった前記干渉光のスポットを形成するずらし量及び方向に複数の前記第1の光と複数の前記第2の光との相対的な位置をずらすことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の照射装置。 - 請求項9または10に記載の照射装置と、
前記干渉光を試料に照射することで生じた検出光を検出する光検出器とを備えることを特徴とするレーザ顕微鏡システム。 - 複数の前記干渉光のスポットが並んだ方向と交差する方向に、複数の前記干渉光のスポットと前記試料とを相対的に移動させる走査部を備えることを特徴とする請求項11に記載のレーザ顕微鏡システム。
- 前記走査部は、前記試料が流体と共に流れ得る流路を有するフローセルであり、
前記干渉光照射部は、前記流路内で前記スポットを前記試料の流れる方向と交差する方向に並べることを特徴とする請求項12に記載のレーザ顕微鏡システム。 - 前記試料からの検出光を波長に応じて2以上の波長成分に分離する波長分離部を備え、
前記光検出器は、前記波長分離部により分離される波長成分ごとに設けられていることを特徴とする請求項11ないし13のいずれか1項に記載のレーザ顕微鏡システム。 - 互いに異なる周波数の複数の第1の光と互いに異なる周波数の複数の第2の光を生成する回折光生成ステップと、
複数の前記第1の光と複数の前記第2の光とを干渉させることよって、ビート周波数の異なる複数の干渉光を生成する干渉光生成ステップと、
複数の前記干渉光を照射する照射ステップと
を有することを特徴とする照射方法。 - 複数の前記第1の光の第1の周波数範囲と複数の前記第2の光の第2の周波数範囲とが異なり、
前記干渉光生成ステップは、複数の前記第1の光については周波数が低いものから、複数の前記第2の光については周波数の高いものからそれぞれ順番に選択される前記第1の光と前記第2の光とを組み合わせて複数の前記干渉光を生成することを特徴とする請求項15に記載の照射方法。 - 前記回折光生成ステップは、レーザ光源から出力された光を、第1音響光学ディフレクタと第2音響光学ディフレクタとにそれぞれに入射して回折させ、複数の前記第1の光として、入力されたコム信号の周波数に応じた複数の第1回折光を前記第1音響光学ディフレクタで生成し、複数の前記第2の光として、入力されたコム信号の周波数に応じた複数の第2回折光を前記第2音響光学ディフレクタで生成することを特徴とする請求項15または16に記載の照射方法。
- 前記回折光生成ステップは、隣接または離れた位置の第1の光と第2の光との干渉によるクロストーク成分を抑制する位相に各コム成分が設定された前記コム信号を、前記第1音響光学ディフレクタ及び前記第2音響光学ディフレクタに入力することを特徴とする請求項17に記載の照射方法。
- 前記回折光生成ステップは、レーザ光源から出力された光を正負の異なる入射角度で音響光学ディフレクタに入射し、コム信号の周波数に応じた2組の複数の回折光を複数の前記第1の光及び複数の前記第2の光として射出することを特徴とする請求項15または16に記載の照射方法。
- 互いに異なる周波数の複数の第1の光と互いに異なる周波数の複数の第2の光を生成する回折光生成ステップと、
複数の前記第1の光と複数の前記第2の光とを干渉させることよって、ビート周波数の異なる複数の干渉光を生成する干渉光生成ステップと、
複数の前記干渉光を照射する照射ステップと、
前記干渉光を試料に照射することで生じた検出光を検出する光検出ステップとを有することを特徴とするレーザ顕微鏡の検出方法。
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