JP2010072014A - Microscope device - Google Patents
Microscope device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010072014A JP2010072014A JP2008235946A JP2008235946A JP2010072014A JP 2010072014 A JP2010072014 A JP 2010072014A JP 2008235946 A JP2008235946 A JP 2008235946A JP 2008235946 A JP2008235946 A JP 2008235946A JP 2010072014 A JP2010072014 A JP 2010072014A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- line
- optical system
- illumination light
- microscope apparatus
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Abstract
【課題】照明光を容易に走査でき、生体深部の観察に適した顕微鏡装置を提供する。
【解決手段】対象物にライン状の集光7を投光する投光光学系と、ライン状の集光7によって生じる光を受光してラインCCD11上に結像させる検出光学系と、ライン状の集光7を走査する2軸ステージ12と、を備える。投光光学系のシリンドリカルレンズ7の主軸と、検出光学系の対物レンズ8の主軸とが一定の角度で交わるとともに、ラインCCD11は、ライン状の集光7によって生じる光の当該ライン上における強度分布を検出する。コントローラ15は、2軸ステージ12によりライン状の集光7を走査することで得られる平面上の画像情報をラインCCD11からの信号に基づいて取得する。
【選択図】図1Provided is a microscope apparatus that can easily scan illumination light and is suitable for observation of a deep part of a living body.
A light projecting optical system for projecting a line-shaped condensed light onto an object, a detection optical system for receiving light generated by the line-shaped condensed light and forming an image on a line CCD, and a line-shaped And a biaxial stage 12 that scans the light collection 7. The main axis of the cylindrical lens 7 of the projection optical system and the main axis of the objective lens 8 of the detection optical system intersect at a fixed angle, and the line CCD 11 has an intensity distribution on the line of the light generated by the line-shaped light collection 7. Is detected. The controller 15 acquires image information on a plane obtained by scanning the line-shaped light collection 7 with the biaxial stage 12 based on a signal from the line CCD 11.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、対象物にライン状の照明光を投光する投光光学系と、ライン状の照明光によって生じる光を受光して検出器上に結像させる検出光学系と、ライン状の照明光を走査する走査手段と、を備え、走査手段によりライン状の照明光を走査することで得られる平面上の画像情報を検出器からの信号に基づいて取得する顕微鏡装置に関する。 The present invention relates to a projection optical system that projects line-shaped illumination light onto an object, a detection optical system that receives light generated by the line-shaped illumination light and forms an image on a detector, and line-shaped illumination. And a scanning unit that scans light, and a microscope apparatus that acquires image information on a plane obtained by scanning a line-shaped illumination light by the scanning unit based on a signal from a detector.
顕微鏡観察において、生体の深部観察を行う際には、焦点面以外からの戻り光の影響により、画像のSNは劣化する。この現象はたとえ共焦点顕微鏡を用いたとしても充分取り除くことはできていない。 In microscopic observation, when performing deep observation of a living body, the SN of an image deteriorates due to the influence of return light from other than the focal plane. This phenomenon cannot be removed sufficiently even if a confocal microscope is used.
この、問題点を解消するための技術(USP5,973,828、USP5,969,854、USP6,423,956、DE4326473)が提案されている。 Techniques (USP 5,973,828, USP 5,969,854, USP 6,423,956, DE4326473) for solving this problem have been proposed.
これらの技術では、二つの対物レンズを用いて、それぞれの焦点領域が交差するように配置することと共焦点顕微鏡技術を組み合わせるによって、それらの交差領域のみの情報が得られることにより、水平分解能は少々悪くなるが、主として深度方向の分解能を向上させるものである(USP5,973,828の図2参照)。 In these technologies, the horizontal resolution is reduced by using two objective lenses and combining the focal regions with each other and combining the confocal microscope technology to obtain information on only those intersecting regions. Although it is a little worse, it mainly improves the resolution in the depth direction (see FIG. 2 of USP 5,973,828).
また、これらの構成を比較的低NAのレンズで構成した場合には次の効果があることが非特許文献2に記載されている。
(1)光軸方向の分解能が向上する。
(2)NAが小さいため、生体深部観察においても収差が発生しにくい。
(3)小さい径のものが製作しやすい。
(4)WDを長くできて深部観察に適する。
(5)二つの光路が別々のため、深部観察を行っても観察面以外からの戻り光などのノイズ光の影響を受けにくい。
Further, Non-Patent Document 2 describes that the following effects are obtained when these configurations are configured with lenses having a relatively low NA.
(1) The resolution in the optical axis direction is improved.
(2) Since NA is small, it is difficult for aberrations to occur even in deep body observation.
(3) Small diameter is easy to manufacture.
(4) WD can be lengthened and is suitable for deep observation.
(5) Since the two optical paths are separate, even if deep observation is performed, it is difficult to be affected by noise light such as return light from other than the observation surface.
また、USP5,973,828の図7には、二つの対物レンズの位置関係を保ったまま焦点位置を走査する走査機構が開示されている。また、非特許文献1、非特許文献2には、対象物をステージ等で移動させて走査する方法が開示されている。
しかしながら、角度のついた二つの対物レンズを通る光の焦点の位置関係を保ったまま焦点位置を走査する機構は複雑な上に、走査に時間がかかることが考えられる。また、ステージ等を移動させて走査する方法を適用する場合も、実際には極めて長時間の走査時間がかかると考えられる。 However, it is conceivable that the mechanism for scanning the focal position while maintaining the positional relationship of the focal point of the light passing through the two angled objective lenses is complicated and it takes time to scan. In addition, when applying a method of scanning by moving a stage or the like, it is considered that a very long scanning time is actually required.
本発明の目的は、照明光を容易に走査でき、生体深部の観察に適した顕微鏡装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a microscope apparatus that can easily scan illumination light and is suitable for observation of a deep part of a living body.
本発明の顕微鏡装置は、対象物にライン状の照明光を投光する投光光学系と、前記ライン状の照明光によって生じる光を受光して検出器上に結像させる検出光学系と、前記ライン状の照明光を走査する走査手段と、を備え、走査手段により前記ライン状の照明光を走査することで得られる平面上の画像情報を前記検出器からの信号に基づいて取得する顕微鏡装置において、前記投光光学系の対物レンズの主軸と、前記検出光学系の対物レンズの主軸とが一定の角度で交わるとともに、前記検出器は、前記ライン状の照明光によって生じる前記光の当該ライン上における強度分布を検出することを特徴とする。
この顕微鏡装置によれば、投光光学系の対物レンズの主軸と、検出光学系の対物レンズの主軸とが一定の角度で交わるとともに、検出器は、ライン状の照明光によって生じる光の当該ライン上における強度分布を検出するので、照明光を容易に走査でき、生体深部の観察に適した顕微鏡装置を得ることができる。
The microscope apparatus of the present invention includes a light projecting optical system that projects line-shaped illumination light onto an object, a detection optical system that receives light generated by the line-shaped illumination light and forms an image on a detector, A scanning unit that scans the line-shaped illumination light, and obtains image information on a plane obtained by scanning the line-shaped illumination light by the scanning unit based on a signal from the detector In the apparatus, the main axis of the objective lens of the light projecting optical system and the main axis of the objective lens of the detection optical system intersect at a constant angle, and the detector is configured to detect the light generated by the line-shaped illumination light. It is characterized by detecting an intensity distribution on the line.
According to this microscope apparatus, the main axis of the objective lens of the light projecting optical system and the main axis of the objective lens of the detection optical system intersect at a fixed angle, and the detector can detect the line of light generated by the line-shaped illumination light. Since the intensity distribution above is detected, the illumination light can be easily scanned, and a microscope apparatus suitable for observation of the deep part of the living body can be obtained.
前記ライン状の照明光によって生じる前記光は前記対象物からの蛍光であってもよい。 The light generated by the line-shaped illumination light may be fluorescence from the object.
前記ライン状の照明光によって生じる前記光は前記対象物からの反射光または散乱光であってもよい。 The light generated by the line-shaped illumination light may be reflected light or scattered light from the object.
前記角度が90度であってもよい。 The angle may be 90 degrees.
前記角度が30度〜180度の範囲にあってもよい。 The angle may be in a range of 30 degrees to 180 degrees.
前記投光光学系は近赤外レーザ光を照射してもよい。 The projection optical system may irradiate near infrared laser light.
前記投光光学系は平行光をシリンドリカルレンズに入射させることで前記ライン状の照明光を投光してもよい。 The light projecting optical system may project the linear illumination light by causing parallel light to enter a cylindrical lens.
前記ライン状の照明光が、前記検出光学系の焦点面上にあってもよい。 The line-shaped illumination light may be on a focal plane of the detection optical system.
前記投光光学系はスリットを前記対称物に結像させることによって前記ライン状の照明光を投光してもよい。 The light projecting optical system may project the line-shaped illumination light by forming an image of a slit on the symmetrical object.
前記投光光学系の焦点面と前記検出光学系の焦点面とが交差する線上に前記ライン状の照明光を照射してもよい。 You may irradiate the said line-shaped illumination light on the line which the focal plane of the said projection optical system and the focal plane of the said detection optical system cross | intersect.
前記走査手段は、前記ライン状の照明光を前記ラインに対して垂直方向に走査してもよい。 The scanning unit may scan the line-shaped illumination light in a direction perpendicular to the line.
前記走査手段は、前記投光光学系および前記検出光学系の全部または一部を移動させることにより前記照明光を走査してもよい。 The scanning unit may scan the illumination light by moving all or part of the light projecting optical system and the detection optical system.
前記検出光学系の結像面にスリットを配置してもよい。 A slit may be disposed on the imaging surface of the detection optical system.
前記検出器がラインセンサであってもよい。 The detector may be a line sensor.
前記検出器が2次元センサであり、前記走査手段による走査と同期して前記2次元センサを検出光に合わせて移動させてもよい。 The detector may be a two-dimensional sensor, and the two-dimensional sensor may be moved in accordance with detection light in synchronization with scanning by the scanning unit.
本発明の顕微鏡装置によれば、投光光学系の対物レンズの主軸と、検出光学系の対物レンズの主軸とが一定の角度で交わるとともに、検出器は、ライン状の照明光によって生じる光の当該ライン上における強度分布を検出するので、照明光を容易に走査でき、生体深部の観察に適した顕微鏡装置を得ることができる。 According to the microscope apparatus of the present invention, the main axis of the objective lens of the light projecting optical system and the main axis of the objective lens of the detection optical system intersect at a constant angle, and the detector can detect the light generated by the line-shaped illumination light. Since the intensity distribution on the line is detected, the illumination light can be easily scanned, and a microscope apparatus suitable for observation of the deep part of the living body can be obtained.
以下、本発明による顕微鏡装置の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of a microscope apparatus according to the present invention will be described.
以下、図1〜図3を参照して実施例1の顕微鏡装置について説明する。 Hereinafter, the microscope apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
図1は、実施例1の顕微鏡装置の構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of the microscope apparatus according to the first embodiment.
図1に示すように、本実施例の顕微鏡装置の光学ヘッド1には、図示しない光源からの光を導く光ファイバ2が配置されている。ここで光源の光は、生体の深部観察のため近赤外光が望ましく、光ファイバ2はシングルモードファイバのように、コア径が小さいものが望ましい。光ファイバ2の前方にはコリメートレンズ3がある。
As shown in FIG. 1, an optical fiber 2 that guides light from a light source (not shown) is disposed in the
さらに、光学ヘッド1には、反射ミラー4、シリンドリカルレンズ5、開口窓6、対物レンズ8、ミラー9、結像レンズ10が光路に沿って配置されている。
Further, in the
シリンドリカルレンズ5はY方向の軸(図1において紙面に垂直な軸)を有する円筒面から構成されている。ここでシリンドリカルレンズ5に対して、その主軸に沿って平行光を導入した際に形成されるライン状の集光7のほぼ中点(ライン幅の中点)に、対物レンズ8の物体側焦点が来るように、各光学部品が配置されている。 The cylindrical lens 5 is composed of a cylindrical surface having an axis in the Y direction (axis perpendicular to the paper surface in FIG. 1). Here, the object-side focal point of the objective lens 8 is approximately at the midpoint (the midpoint of the line width) of the line-shaped condensed light 7 formed when parallel light is introduced along the principal axis of the cylindrical lens 5. Each optical component is arranged so as to come.
対物レンズ8のNAは比較的小さいものが使用されている。さらにラインCCD11は図1に示すように結像レンズ10の集光位置に配置されている。ここでラインCCD11の画素はY方向(図1において紙面に垂直な方向)に配列されている。
A relatively small NA of the objective lens 8 is used. Further, the line CCD 11 is disposed at the condensing position of the
図1に示すように、光学ヘッド1は2軸ステージ12によってX方向とZ方向に移動可能とされている。
As shown in FIG. 1, the
さらに、ラインCCD11および2軸ステージ12は破線で示す信号線を介してコントローラ15に接続されており、またコントローラ15にはモニタ16が接続されている。
Further, the line CCD 11 and the
次に、本実施例の顕微鏡装置の動作について説明する。 Next, the operation of the microscope apparatus of this embodiment will be described.
光源からの近赤外光は光ファイバ2の先端から発せられた後、コリメータレンズ3で平行光に変換され、ミラー4で反射した後にシリンドリカルレンズ5の作用によって、開口窓6を透過した後にライン状の集光7となる。ここで集光7はY方向(図1において紙面に垂直な方向)に延びるライン状となる。
Near-infrared light from the light source is emitted from the tip of the optical fiber 2, converted into parallel light by the
図2は集光点を模式的に示す図である。 FIG. 2 is a diagram schematically showing a condensing point.
図2に示すように、集光7は対物レンズ8の焦点面8A上に位置する。この集光7に生体などの対象物があり、散乱光又は蛍光などが発せられる場合、これらの光は対物レンズ8の作用で平行光に変換される。平行に変換された光はミラー9で反射されて、結像レンズ10の作用により、ライン状の集光7はラインCCD11上に結像され、ラインCCD11により集光7のライン上の強度分布が検出される。ラインCCD11の画素は十分小さいとみなせるので共焦点光学系となり、焦点面8A以外の光の影響は少なくなる。また、必要に応じて、ラインCCD11上にスリットを配置してもよい。
As shown in FIG. 2, the condenser 7 is located on the focal plane 8 </ b> A of the objective lens 8. When there is an object such as a living body in the condensed light 7 and scattered light or fluorescence is emitted, these lights are converted into parallel light by the action of the objective lens 8. The parallel-converted light is reflected by the mirror 9, and the line-shaped condensed light 7 is imaged on the line CCD 11 by the action of the
図3は、ライン状の集光7の拡大図である。 FIG. 3 is an enlarged view of the line-shaped light collection 7.
図3には、シリンドリカルレンズ5の点像分布関数(PSF)によるビームの広がりと、対物レンズ8にその主軸に沿って逆方向から平行光を導入した場合の点像分布関数(PSF)によるビームの広がりが示されている。ラインCCD11には、図3のハッチングで示した両レンズによるビーム形状の重なっている領域の光のみが投影されることになるので、光軸方向に分解能の良い状態で、集光7のライン上の情報が伝えられる。 FIG. 3 shows the beam spread by the point spread function (PSF) of the cylindrical lens 5 and the beam by the point spread function (PSF) when parallel light is introduced into the objective lens 8 from the opposite direction along its principal axis. The spread of is shown. Since only the light in the region where the beam shapes overlap by the two lenses shown by hatching in FIG. 3 is projected onto the line CCD 11, the line CCD 11 has a good resolution in the optical axis direction and is on the line of the light collection 7. Information is conveyed.
なお、集光7からの散乱光を得る場合には図1の構成のままで良いが、対象物からの蛍光情報を得る場合には、ラインCCD11の前面付近に図示しない蛍光フィルタを適宜挿入することが望ましい。 When obtaining scattered light from the condenser 7, the configuration shown in FIG. 1 may be used. However, when obtaining fluorescence information from the object, a fluorescent filter (not shown) is appropriately inserted near the front surface of the line CCD 11. It is desirable.
ここで、コントローラ15によって、2軸ステージ12をX方向(図1)に移動させることにより、ライン状の集光7はX方向に走査される。この時の各位置でのライン状の集光7の情報は、ラインCCD11で撮影される。コントローラ15は、2軸ステージ12の位置信号とラインCCD11からの信号を用いて、XY断面画像をモニタ16に表示させ、あるいは、コントローラ15内部の記録装置にXY断面画像を記録することが可能である。
Here, by moving the
また、コントローラ15によって、2軸ステージ12をZ方向(図1)に移動させることにより、ライン状の集光7はZ方向に走査される。この時の各位置でのライン状の集光7の情報は、ラインCCD11で撮影される。コントローラ15は、2軸ステージ12の位置信号とラインCCD11からの信号を用いて、YZ断面画像をモニタ16に表示させ、あるいは、コントローラ15内部の記録装置にYZ断面画像を記録することが可能である。
Further, by moving the
上記実施例では対物レンズとしてシリンドリカルレンズと対物レンズを用いたが、これに限らず同様の作用を有する他のレンズ系でも構わない。また、凹面ミラーのように反射光学系を用いても構わない。 In the above embodiment, the cylindrical lens and the objective lens are used as the objective lens, but the present invention is not limited to this, and other lens systems having the same function may be used. A reflective optical system such as a concave mirror may be used.
以上のように、本実施例の顕微鏡装置では、投光光学系が集光するライン上に、検出系光学系の対物レンズ8の物体側焦点が位置し、両方の光学系の光軸を角度をつけて配置したため、光軸方向の分解能に優れる状態で、ライン上の情報が得られる。この光軸間の角度は30度〜180度の範囲で選択されることが好ましく、さらにこの角度が90度であればさらに好ましい。 As described above, in the microscope apparatus of the present embodiment, the object-side focal point of the objective lens 8 of the detection optical system is positioned on the line where the light projecting optical system condenses, and the optical axes of both optical systems are angled. Since it is arranged with a mark, information on the line can be obtained with excellent resolution in the optical axis direction. The angle between the optical axes is preferably selected in the range of 30 degrees to 180 degrees, and more preferably 90 degrees.
また、投光光路と集光光路が分離しているため、集光位置以外の光が戻りにくい構成となり、SN比の良い画像が得られる。 Further, since the light projecting light path and the light collecting light path are separated, the light other than the light collecting position is difficult to return, and an image with a good SN ratio can be obtained.
また、投光光学系の対物レンズとしてNAの小さいシリンドリカルレンズ5を用いているで、WDが取れる上、収差が少ないので、深部観察に適している。 Further, since the cylindrical lens 5 having a small NA is used as the objective lens of the light projecting optical system, WD can be taken and the aberration is small, so that it is suitable for deep observation.
さらに、上記のようにラインを走査して画像を得る構成としたので、走査方法が容易な上に高速での走査が可能である。 Furthermore, since the image is obtained by scanning the lines as described above, the scanning method is easy and high-speed scanning is possible.
さらにまた、光源に近赤外光を用いたので、深部観察に適した顕微鏡装置を得ることができる。 Furthermore, since near infrared light is used as the light source, a microscope apparatus suitable for deep observation can be obtained.
以下、図4〜図6を参照して実施例2の顕微鏡装置について説明する。 Hereinafter, the microscope apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.
図4は、実施例2の顕微鏡装置の構成を示すブロック図である。 FIG. 4 is a block diagram illustrating the configuration of the microscope apparatus according to the second embodiment.
図4に示すように、本実施例の顕微鏡装置の光学ヘッド1Aには、図示しない光源からの近赤外光を導く光ファイバ21、コリメータレンズ22、シリンドリカルレンズ23、シリンドリカルレンズ23の集光点に設けられたスリット24、結像レンズ25と反射ミラー26、反射ミラー27、及び対物レンズ28が投光光学系の光路に沿って配置されている。
As shown in FIG. 4, the optical head 1A of the microscope apparatus of the present embodiment has an optical fiber 21, a
また、対物レンズ28と対物レンズ30の物体側焦点29は一致するように配置されている。また二つの対物レンズの光軸の成す角度は90度となっている。これらの対物レンズ28および対物レンズ30は比較的NAの小さいものが用いられている。なお、この光軸間の角度は90度でなくてもよいが、30度〜180度の範囲で選択することが好ましい。 Further, the object side focal point 29 of the objective lens 28 and the objective lens 30 are arranged so as to coincide with each other. The angle formed by the optical axes of the two objective lenses is 90 degrees. These objective lens 28 and objective lens 30 have a relatively small NA. The angle between the optical axes may not be 90 degrees, but is preferably selected in the range of 30 degrees to 180 degrees.
さらに反射ミラー31および反射ミラー32が、図4に示すように配置されている。
Further, the
ここで、反射ミラー27、反射ミラー31、対物レンズ28、対物レンズ30はX駆動ユニット33として一体化されている。X駆動ユニット33はX駆動ステージ34でX方向に移動可能とされている。また、X駆動ユニット33、X駆動ステージ34、反射ミラー26、反射ミラー32はZ駆動ユニット36として一体化されており、Z駆動ステージ37によってZ方向に移動可能に構成されている。
Here, the
さらに、光路には、図1に示すように、結像レンズ39と、結像レンズ39の結像位置に設けられたスリット40と、リレーレンズ41と、リレーレンズ42とが配置されている。また、リレーレンズ42の焦点位置には2次元センサとしての高感度カメラ43が配置されている。
Further, as shown in FIG. 1, an
高感度カメラ43はX駆動ステージ44でX方向に移動可能とされている。
The
X駆動ステージ34、Z駆動ステージ37、第2のX駆動ステージ44、および高感度カメラ43は破線で示す信号線を介してコントローラ46に接続されており、さらに、コントローラ46にはモニタ47が接続されている。
The
次に、本実施例の顕微鏡装置の動作について説明する。 Next, the operation of the microscope apparatus of this embodiment will be described.
光源からの近赤外光は光ファイバ21の先端から発せられた後、コリメータレンズ22で平行光に変換され、シリンドリカルレンズ23でスリット24に集光される。スリット24を通過することのできた光は、結像レンズ25でスリット24の位置に応じた平行光に変換される。この平行光は反射ミラー26、反射ミラー27で反射した後に、対物レンズ28を通る。ここで結像レンズ25と対物レンズ28の作用で、スリット24は、結像29に投影される。
Near-infrared light from the light source is emitted from the tip of the optical fiber 21, converted to parallel light by the
ここでスリット24はY方向(図1において紙面に垂直な方向)に延びており、結像29もY方向に延びるライン状となる。 Here, the slit 24 extends in the Y direction (direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1), and the imaging 29 also has a line shape extending in the Y direction.
図5は、対物レンズの位置関係を示す図である。 FIG. 5 is a diagram illustrating the positional relationship of the objective lens.
図5に示すように、対物レンズ28の焦点面28Aと対物レンズ30の焦点面30Aは互いに交差し、この交差部分が作る直線上に対物レンズ28および対物レンズ30の焦点が位置するとともに、ライン状の結像29も、この直線上に位置するようになる。 As shown in FIG. 5, the focal plane 28A of the objective lens 28 and the focal plane 30A of the objective lens 30 intersect each other, and the focal points of the objective lens 28 and the objective lens 30 are positioned on a straight line formed by the intersecting portion. The shaped image 29 is also located on this straight line.
この結像29の位置に生体などの対象物があり、散乱光又は蛍光などが発せられる場合、これらの光は対物レンズ30の作用で平行光に変換される。平行に変換された光はミラー31およびミラー32で反射されて、結像レンズ39の作用により、スリット40上に集光される。
When an object such as a living body is present at the position of the image 29 and scattered light or fluorescence is emitted, the light is converted into parallel light by the action of the objective lens 30. The light converted into parallel light is reflected by the
スリット40を通過できた光はリレーレンズ41およびリレーレンズ42の作用で高感度カメラ43の画素上に結像する。
The light that has passed through the slit 40 is imaged on the pixels of the
図6はライン状の結像29の拡大図である。 FIG. 6 is an enlarged view of the line-shaped image 29.
図6には、対物レンズ28の点像分布関数(PSF)によるビームの広がりと、対物レンズ30に光軸に沿って逆方向から平行光を導入した場合の点像分布関数(PSF)によるビームの広がりが示されている。高感度カメラ43には、図6のハッチングで示した両対物レンズによるビーム形状の重なっている領域の光のみが投影されることになるので、光軸方向に分解能の良いライン状の情報(集光7のライン上の強度分布)が検出される。
FIG. 6 shows the beam spread by the point spread function (PSF) of the objective lens 28 and the beam by the point spread function (PSF) when parallel light is introduced into the objective lens 30 from the opposite direction along the optical axis. The spread of is shown. Since only the light in the region where the beam shapes overlap by the two objective lenses shown by hatching in FIG. 6 is projected onto the high-
なお、結像29からの散乱光を得る場合には図4の構成のままで良いが、対象物からの蛍光情報を得る場合には、高感度カメラ43の前面付近に図示しない蛍光フィルタを適宜挿入することが望ましい。
When obtaining scattered light from the imaging 29, the configuration shown in FIG. 4 may be used. However, when obtaining fluorescence information from the object, a fluorescent filter (not shown) is appropriately provided near the front surface of the high-
ここで、コントローラ46によって、X軸ステージ34をX方向に駆動することにより、ライン状の結像29がX方向に走査される。
Here, by driving the
このとき、ミラー26およびミラー27間の光軸と、ミラー31およびミラー32間の光軸がそれぞれ平行光で、かつこれらの光軸がX方向にあるため、X駆動ユニット33を移動させても、その前後の光学系に影響を与えないようになっている。
At this time, since the optical axis between the
また、X軸ステージ34による駆動と同時に、対応する位置だけ、X軸ステージ44も同期して移動させる。例えば光学系での倍率が10倍の場合、X駆動ユニット33を1μm移動させる場合は、同時に移動ステージ44を10μm移動させる。このようにコントローラ46は二つのステージの同期を取り、かつこれらの走査に同期して高感度カメラ43の露光時間の調節を行う。これによって高感度カメラ43は、ライン状の結像29をX方向に走査してできるXY平面の画像を均一な明るさで撮影し、この画像をコントローラ46に転送することによって、モニタ47で観察を行ったりコントローラ46内部の記録装置に記録を行ったりする。
Simultaneously with the driving by the
また、コントローラ46によって、Z軸ステージ37をZ方向に駆動することにより、ライン状の結像29はZ方向に走査される。また、ミラー26と結像レンズ25間の光軸と、ミラー32と結像レンズ39間の光軸がそれぞれ平行光で、かつこれらの光軸が、Z方向にあるため、Z駆動ユニット36を移動させても、その前後の光学系に影響を与えないようになっている。
Further, by driving the Z-
また、Z駆動ユニット36の駆動と同時に対応する位置だけ、X軸ステージ44も同期して移動させる。例えば光学系での倍率が10倍の場合、Z駆動ユニット36を1μm移動させる場合は、同時に移動ステージ44を10μm移動させる。このようにコントローラ46は二つのステージの同期を取り、かつこれらの走査に同期して高感度カメラ43の露光時間の調節を行う。これによって高感度カメラ43は、ライン状の結像29をZ方向に走査してできるYZ平面の画像を均一な明るさで撮影し、この画像をコントローラ46に転送することによって、モニタ47で観察を行ったりコントローラ46内部の記録装置に記録を行ったりする。
Further, the X-axis stage 44 is also moved in synchronization with the corresponding position simultaneously with the driving of the
なお、本実施例では結像に2つの対物レンズを用いたが、これに限らず同様の作用を有する他のレンズ系でも構わない。また、凹面ミラーのように反射光学系を用いても構わない。また、より簡便な構成としては2つのスリット24およびスリット40を省略しても良い。 In this embodiment, two objective lenses are used for image formation. However, the present invention is not limited to this, and other lens systems having similar functions may be used. A reflective optical system such as a concave mirror may be used. As a simpler configuration, the two slits 24 and the slits 40 may be omitted.
以上のように、本実施例の顕微鏡装置によれば、2つの対物レンズをその焦点位置が一致するように、その光軸に角度をつけて配置したため、光軸方向に分解能良くライン上の情報が得られる。 As described above, according to the microscope apparatus of the present embodiment, the two objective lenses are arranged at an angle with respect to the optical axis so that the focal positions thereof coincide with each other. Is obtained.
また、投光光路と集光光路が別になっているため、集光位置以外の光が戻りにくい構成となり、SN比の良い画像が得られる。 In addition, since the light projecting light path and the light collecting light path are separate, the light other than the light collecting position is difficult to return, and an image with a good SN ratio can be obtained.
また、対物レンズにNAの小さいレンズを用いたので、WDが取れる上、収差が少ないので、深部観察に適している。 Further, since a lens having a small NA is used as the objective lens, WD can be taken and aberrations are small, which is suitable for deep observation.
さらに、上記のラインを走査して、画像を得る構成としたので、走査方法が容易な上に高速での走査が可能である。 Furthermore, since the image is obtained by scanning the above-described lines, the scanning method is easy and high-speed scanning is possible.
さらに、光源に近赤外光を用いたので、深部観察に適している。 Furthermore, since near infrared light is used as the light source, it is suitable for deep observation.
また、必要な光学ユニットのみを走査する構成としたので、より高速化が可能である。 In addition, since only the necessary optical unit is scanned, the speed can be further increased.
また、投光側、受光側にスリットを挿入して、共焦点光学系としたので、より焦点面のみの情報が得られSNが向上する。 In addition, since a confocal optical system is formed by inserting slits on the light projecting side and the light receiving side, information on only the focal plane is obtained and SN is improved.
さらに、受光に高感度カメラを用い、高感度カメラを相対的に移動させながら撮影する構成としたので、簡便に対象面の画像を得ることができる。 Furthermore, since a high-sensitivity camera is used for light reception, and the high-sensitivity camera is configured to shoot while moving relatively, an image of the target surface can be easily obtained.
以上説明したように、本発明の顕微鏡装置によれば、投光光学系の対物レンズの主軸と、検出光学系の対物レンズの主軸とが一定の角度で交わるとともに、検出器は、ライン状の照明光によって生じる光の当該ライン上における強度分布を検出するので、照明光を容易に走査でき、生体深部の観察に適した顕微鏡装置を得ることができる。 As described above, according to the microscope apparatus of the present invention, the main axis of the objective lens of the light projecting optical system and the main axis of the objective lens of the detection optical system intersect at a constant angle, and the detector has a linear shape. Since the intensity distribution on the line of the light generated by the illumination light is detected, the illumination light can be easily scanned, and a microscope apparatus suitable for observation of the deep part of the living body can be obtained.
本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、対象物にライン状の照明光を投光する投光光学系と、ライン状の照明光によって生じる光を受光して検出器上に結像させる検出光学系と、ライン状の照明光を走査する走査手段と、を備え、走査手段によりライン状の照明光を走査することで得られる平面上の画像情報を検出器からの信号に基づいて取得する顕微鏡装置に対し、広く適用することができる。 The scope of application of the present invention is not limited to the above embodiment. The present invention relates to a projection optical system that projects line-shaped illumination light onto an object, a detection optical system that receives light generated by the line-shaped illumination light and forms an image on a detector, and line-shaped illumination. A scanning unit that scans light, and widely applied to a microscope apparatus that acquires image information on a plane obtained by scanning a line-shaped illumination light by the scanning unit based on a signal from a detector. be able to.
5 シリンドリカルレンズ(対物レンズ)
7 集光(照明光)
8 対物レンズ
8A 焦点面
11 ラインCCD(検出器、ラインセンサ)
12 2軸ステージ(走査手段)
15 コントローラ(走査手段)
24 スリット
34 X駆動ステージ(走査手段)
37 Z駆動ステージ(走査手段)
40 スリット
28 対物レンズ
28A 焦点面
30 対物レンズ
30A 焦点面
43 高感度カメラ(検出器、2次元センサ)
5 Cylindrical lens (objective lens)
7 Condensation (illumination light)
8
12 2-axis stage (scanning means)
15 Controller (scanning means)
24 slit 34 X drive stage (scanning means)
37 Z drive stage (scanning means)
40 slit 28 objective lens 28A focal plane 30 objective lens 30A
Claims (15)
前記投光光学系の対物レンズの主軸と、前記検出光学系の対物レンズの主軸とが一定の角度で交わるとともに、
前記検出器は、前記ライン状の照明光によって生じる前記光の当該ライン上における強度分布を検出することを特徴とする顕微鏡装置。 A projection optical system that projects line-shaped illumination light onto an object, a detection optical system that receives light generated by the line-shaped illumination light and forms an image on a detector, and the line-shaped illumination light And a scanning device that scans, and obtains image information on a plane obtained by scanning the line-shaped illumination light by the scanning device based on a signal from the detector,
The principal axis of the objective lens of the projection optical system and the principal axis of the objective lens of the detection optical system intersect at a constant angle,
The said detector detects the intensity distribution on the said line of the said light produced by the said line-shaped illumination light, The microscope apparatus characterized by the above-mentioned.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008235946A JP5311195B2 (en) | 2008-09-16 | 2008-09-16 | Microscope equipment |
| US12/560,211 US9116353B2 (en) | 2008-09-16 | 2009-09-15 | Microscope device |
| EP09011813A EP2163935A1 (en) | 2008-09-16 | 2009-09-16 | Microscope device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008235946A JP5311195B2 (en) | 2008-09-16 | 2008-09-16 | Microscope equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010072014A true JP2010072014A (en) | 2010-04-02 |
| JP5311195B2 JP5311195B2 (en) | 2013-10-09 |
Family
ID=42203905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008235946A Active JP5311195B2 (en) | 2008-09-16 | 2008-09-16 | Microscope equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5311195B2 (en) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012004805A (en) * | 2010-06-16 | 2012-01-05 | Yuki Giken Kk | Imaging apparatus |
| JP2014507014A (en) * | 2011-02-14 | 2014-03-20 | ヨーロピアン・モレキュラー・バイオロジー・ラボラトリー(イー・エム・ビー・エル) | Light pad microscope |
| JP2016525229A (en) * | 2013-07-10 | 2016-08-22 | カール ツァイス マイクロスコピー ゲーエムベーハーCarl Zeiss Microscopy Gmbh | Equipment for optical sheet microscopy |
| KR20170063145A (en) * | 2015-11-30 | 2017-06-08 | 한국전기연구원 | Fluorescence Image Apparatus Having a Large Area |
| JP2018501513A (en) * | 2014-12-19 | 2018-01-18 | カール・ツァイス・マイクロスコピー・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツングCarl Zeiss Microscopy GmbH | Method for inspecting specimens by light sheet microscopy |
| WO2018070098A1 (en) * | 2016-10-11 | 2018-04-19 | 浜松ホトニクス株式会社 | Sample observation device and sample observation method |
| WO2019012776A1 (en) * | 2017-07-11 | 2019-01-17 | 浜松ホトニクス株式会社 | Sample observation device and sample observation method |
| EP3534198A4 (en) * | 2016-10-26 | 2020-07-01 | University of Science and Technology of China | MICROSCOPE WITH ABILITY FOR THREE-DIMENSIONAL IMAGING AND IMAGING METHOD |
| JP2023515060A (en) * | 2020-02-21 | 2023-04-12 | トルネード スペクトラル システムズ,インコーポレイテッド | Optical spectroscopy probe configuration for focusing light on a portion of the sample |
| JP2024523678A (en) * | 2021-07-02 | 2024-06-28 | フリューダイム コーポレイション | Angled illumination system for microfluidic devices |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02272514A (en) * | 1989-04-14 | 1990-11-07 | Fujitsu Ltd | Method for positioning optical cutting microscope device and its optical means |
| JPH04127152A (en) * | 1990-09-19 | 1992-04-28 | Hitachi Ltd | Foreign matter inspection method and device |
| JP2006509246A (en) * | 2002-12-09 | 2006-03-16 | オイロペイシェス ラボラトリウム フュア モレクラールビオロギー (エー エム ベー エル) | A microscope having an observation direction perpendicular to the illumination direction |
-
2008
- 2008-09-16 JP JP2008235946A patent/JP5311195B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02272514A (en) * | 1989-04-14 | 1990-11-07 | Fujitsu Ltd | Method for positioning optical cutting microscope device and its optical means |
| JPH04127152A (en) * | 1990-09-19 | 1992-04-28 | Hitachi Ltd | Foreign matter inspection method and device |
| JP2006509246A (en) * | 2002-12-09 | 2006-03-16 | オイロペイシェス ラボラトリウム フュア モレクラールビオロギー (エー エム ベー エル) | A microscope having an observation direction perpendicular to the illumination direction |
Cited By (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012004805A (en) * | 2010-06-16 | 2012-01-05 | Yuki Giken Kk | Imaging apparatus |
| JP2014507014A (en) * | 2011-02-14 | 2014-03-20 | ヨーロピアン・モレキュラー・バイオロジー・ラボラトリー(イー・エム・ビー・エル) | Light pad microscope |
| JP2017129880A (en) * | 2011-02-14 | 2017-07-27 | ヨーロピアン モレキュラー バイオロジー ラボラトリーEuropean Molecular Biology Laboratory | Light-pad microscope |
| US10908403B2 (en) | 2011-02-14 | 2021-02-02 | European Molecular Biology Laboratory (Embl) | Light-pad microscope for high-resolution 3D fluorescence imaging and 2D fluctuation spectroscopy |
| JP2016525229A (en) * | 2013-07-10 | 2016-08-22 | カール ツァイス マイクロスコピー ゲーエムベーハーCarl Zeiss Microscopy Gmbh | Equipment for optical sheet microscopy |
| JP2018501513A (en) * | 2014-12-19 | 2018-01-18 | カール・ツァイス・マイクロスコピー・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツングCarl Zeiss Microscopy GmbH | Method for inspecting specimens by light sheet microscopy |
| KR20170063145A (en) * | 2015-11-30 | 2017-06-08 | 한국전기연구원 | Fluorescence Image Apparatus Having a Large Area |
| KR102304592B1 (en) | 2015-11-30 | 2021-09-27 | 한국전기연구원 | Fluorescence Image Apparatus Having a Large Area |
| US10809509B2 (en) | 2016-10-11 | 2020-10-20 | Hamamatsu Photonics K.K. | Sample observation device and sample observation method |
| US11131839B2 (en) | 2016-10-11 | 2021-09-28 | Hamamatsu Photonics K.K. | Sample observation device and sample observation method |
| US11822066B2 (en) | 2016-10-11 | 2023-11-21 | Hamamatsu Photonics K.K. | Sample observation device and sample observation method |
| US11391934B2 (en) | 2016-10-11 | 2022-07-19 | Hamamatsu Photonics K.K. | Sample observation device and sample observation method |
| WO2018070098A1 (en) * | 2016-10-11 | 2018-04-19 | 浜松ホトニクス株式会社 | Sample observation device and sample observation method |
| US11194142B2 (en) | 2016-10-26 | 2021-12-07 | University Of Science And Technology Of China | Microscope having three-dimensional imaging capability and three-dimensional microscopic imaging method |
| EP3534198A4 (en) * | 2016-10-26 | 2020-07-01 | University of Science and Technology of China | MICROSCOPE WITH ABILITY FOR THREE-DIMENSIONAL IMAGING AND IMAGING METHOD |
| US11169092B2 (en) | 2017-07-11 | 2021-11-09 | Hamamatsu Photonics K.K. | Sample observation device and sample observation method |
| WO2019012776A1 (en) * | 2017-07-11 | 2019-01-17 | 浜松ホトニクス株式会社 | Sample observation device and sample observation method |
| JP7125936B2 (en) | 2017-07-11 | 2022-08-25 | 浜松ホトニクス株式会社 | Specimen observation device and specimen observation method |
| US11630064B2 (en) | 2017-07-11 | 2023-04-18 | Hamamatsu Photonics K.K. | Sample observation device and sample observation method |
| JPWO2019012776A1 (en) * | 2017-07-11 | 2020-05-07 | 浜松ホトニクス株式会社 | Sample observation device and sample observation method |
| JP2023515060A (en) * | 2020-02-21 | 2023-04-12 | トルネード スペクトラル システムズ,インコーポレイテッド | Optical spectroscopy probe configuration for focusing light on a portion of the sample |
| JP2024523678A (en) * | 2021-07-02 | 2024-06-28 | フリューダイム コーポレイション | Angled illumination system for microfluidic devices |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP5311195B2 (en) | 2013-10-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5311195B2 (en) | Microscope equipment | |
| US10007100B2 (en) | Light sheet illumination microscope and light sheet illumination method | |
| US8350230B2 (en) | Method and optical assembly for analysing a sample | |
| US8472113B2 (en) | Scanning microscope and method for light-microscopic imaging of an object | |
| US9645378B2 (en) | Microscope and method for SPIM microscopy | |
| JP5601539B2 (en) | Three-dimensional direction drift control device and microscope device | |
| JP5038094B2 (en) | Laser scanning microscope | |
| US20190129153A1 (en) | Microscope and method for imaging a sample | |
| KR20020084786A (en) | Confocal image forming apparatus and method using linear line-scanning | |
| JP6300673B2 (en) | Phase modulation element adjustment system and phase modulation element adjustment method | |
| JP6928757B2 (en) | Systems and methods for image processing in light microscopy | |
| JP2009540346A (en) | Interference confocal microscope | |
| JP5311196B2 (en) | Microscope equipment | |
| JPWO2009142312A1 (en) | Microscope equipment | |
| JP2016091006A (en) | Sheet-illuminated microscope, and sheet-illuminating method | |
| JP2004354937A (en) | Laser microscope | |
| JP5131552B2 (en) | Microscope equipment | |
| EP1806575B1 (en) | Examination apparatus | |
| JP2006510932A (en) | Coherence microscope | |
| JP4895351B2 (en) | Microscope and observation method | |
| JP4409390B2 (en) | Optical scanning confocal observation device | |
| JP5307374B2 (en) | Focus adjustment unit and optical scanning microscope | |
| JP5726656B2 (en) | Disc scanning confocal observation device | |
| JP2010164635A (en) | Confocal microscope | |
| JP2010181222A (en) | Probe microscope |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110324 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120731 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130115 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130227 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130607 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130620 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 5311195 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |