Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP5541978B2 - Laser scanning microscope - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP5541978B2 - Laser scanning microscope - Google Patents

Laser scanning microscope Download PDF

Info

Publication number
JP5541978B2
JP5541978B2 JP2010140789A JP2010140789A JP5541978B2 JP 5541978 B2 JP5541978 B2 JP 5541978B2 JP 2010140789 A JP2010140789 A JP 2010140789A JP 2010140789 A JP2010140789 A JP 2010140789A JP 5541978 B2 JP5541978 B2 JP 5541978B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
diffraction grating
wavelength
unit
laser
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.)
Active
Application number
JP2010140789A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012003196A (en
JP2012003196A5 (en
Inventor
浩 佐々木
竜男 中田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Corp filed Critical Olympus Corp
Priority to JP2010140789A priority Critical patent/JP5541978B2/en
Publication of JP2012003196A publication Critical patent/JP2012003196A/en
Publication of JP2012003196A5 publication Critical patent/JP2012003196A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5541978B2 publication Critical patent/JP5541978B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Description

本発明は、レーザ走査型顕微鏡に関するものである。   The present invention relates to a laser scanning microscope.

従来、表面反射型の回折格子と、1次元に配列された32個のセルよりなるマルチチャンネルPMTとを備えるレーザ走査型顕微鏡が知られている(例えば、特許文献1参照)。また、回転可能な表面反射型の回折格子と、スリット幅を可変な可変スリットと、0次元検出器とを備えるレーザ走査型顕微鏡が知られている(例えば、特許文献2参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, a laser scanning microscope including a surface reflection type diffraction grating and a multichannel PMT composed of 32 cells arranged one-dimensionally is known (for example, see Patent Document 1). Further, a laser scanning microscope including a rotatable surface reflection type diffraction grating, a variable slit having a variable slit width, and a zero-dimensional detector is known (for example, see Patent Document 2).

特開2003−185581号公報JP 2003-185581 A 特開2006−010944号公報JP 2006-010944 A

特許文献1に開示されているレーザ走査型顕微鏡は、ピクセル毎の蛍光分光データを測定し、色素毎の参照スペクトルを用いて演算処理を行うことでクロストークの大きい複数蛍光を分離している。   The laser scanning microscope disclosed in Patent Document 1 measures fluorescence spectroscopic data for each pixel and performs arithmetic processing using a reference spectrum for each dye to separate a plurality of fluorescent lights with large crosstalk.

しかしながら、波長分解能を上げると1個のセルで検出する検出光量が少なくなってS/Nが悪化してしまう。また、1個のセルで取込む波長幅を広くすると、明るくなるが波長分解能が低下してしまう。したがって、1個のセルで、10nm幅程度の波長域を検出するようにしており、波長分解能が悪いという不都合がある。また、マルチチャンネル検出器は、電気系も含め高価で制御系が複雑化する。さらに、反射型の回折格子は、回折効率が低く、最も効率が良い波長でも70%程度の回折効率であるため、検出する光量が低下してしまうという不都合がある。   However, when the wavelength resolution is increased, the amount of light detected by one cell is reduced, and the S / N is deteriorated. Further, if the wavelength width captured by one cell is widened, the wavelength becomes brighter but the wavelength resolution is lowered. Therefore, the wavelength range of about 10 nm width is detected by one cell, and there is a disadvantage that the wavelength resolution is poor. In addition, the multi-channel detector is expensive including the electric system, and the control system is complicated. Furthermore, the reflection type diffraction grating has a low diffraction efficiency, and has a diffraction efficiency of about 70% even at the most efficient wavelength.

特許文献2に開示されているレーザ走査型顕微鏡は、回転可能な表面反射型の回折格子と可変スリットにより、1回で取込む波長幅と、波長領域を任意に設定することが可能である。例えば、スリット幅を波長幅10nmに設定し、回折格子の回転ピッチの波長送りを2nmに設定することで、明るさと波長分解能の両立を実現している。   The laser scanning microscope disclosed in Patent Document 2 can arbitrarily set a wavelength width and a wavelength region to be captured at once by a rotatable surface reflection type diffraction grating and a variable slit. For example, by setting the slit width to a wavelength width of 10 nm and setting the wavelength feed of the rotation pitch of the diffraction grating to 2 nm, both brightness and wavelength resolution are realized.

しかしながら、可変スリットのスリット幅と回折格子の回転角を正確に合わせないと正しいデータを取得できないので、調整が困難であり、且つ装置が複雑化するという不都合がある。また、可変スリットと回折格子の両方を同期制御する必要があり、システムが高価となるという不都合がある。さらに、反射型の回折格子は、取込める波長領域は広いが回折効率が低く、最も効率が良い波長でも70%程度の回折効率であるため、検出する光量が低下してしまうという不都合がある。   However, since correct data cannot be acquired unless the slit width of the variable slit and the rotation angle of the diffraction grating are accurately matched, there are inconveniences that adjustment is difficult and the apparatus becomes complicated. In addition, both the variable slit and the diffraction grating need to be controlled synchronously, and there is a disadvantage that the system becomes expensive. Furthermore, the reflection type diffraction grating has a wide wavelength range that can be taken in, but has a low diffraction efficiency, and has a diffraction efficiency of about 70% even at the most efficient wavelength.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、波長幅を切り出すスリットや、高価なマルチチャンネル検出器を用いることなく、簡単かつ安価な構成で、明るく、かつ、波長分解能の高い分光検出ができるレーザ走査型顕微鏡を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is bright and has a high wavelength resolution with a simple and inexpensive configuration without using a slit for cutting out a wavelength width or an expensive multichannel detector. An object of the present invention is to provide a laser scanning microscope capable of spectral detection.

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、レーザ光を射出するレーザ光源と、該レーザ光源から射出されたレーザ光を走査する走査部と、該走査部により走査されたレーザ光を標本に照射する一方、前記標本からの光を集光する対物レンズと、該対物レンズにより集光された前記標本からの光を複数の波長帯域に分散する透過型のVolume Phase Holographic(VPH)回折格子と、該VPH回折格子により分散された光を検出する光検出部と、前記標本からの光の前記VPH回折格子への入射角を変化させる入射角度変更手段とを備え、前記入射角度変更手段は、前記光検出部により検出される複数の波長帯域の光がブラッグの反射条件をそれぞれ満たすように、前記標本からの光の前記VPH回折格子への入射角を、各検出波長帯域毎に変化させ、前記入射角度変更手段による前記標本からの光の入射角度の切り替えを前記走査部による走査に同期して行うレーザ走査型顕微鏡を採用する。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The present invention is directed to a laser light source that emits laser light, a scanning unit that scans laser light emitted from the laser light source, and a laser beam that is scanned by the scanning unit to irradiate the sample while light from the sample An objective lens that collects light from the specimen, a transmission-type Volume Phase Holographic (VPH) diffraction grating that disperses light from the specimen collected by the objective lens into a plurality of wavelength bands, and the VPH diffraction grating. A light detection unit that detects light; and an incident angle changing unit that changes an incident angle of the light from the specimen to the VPH diffraction grating. The incident angle changing unit includes a plurality of detection units that are detected by the light detection unit. the wavelength band light the Bragg reflection condition to satisfy respectively, the incident angle to the VPH grating of light from the specimen is varied for each detection wavelength band, before by the incident angle changing means Employing a laser scanning microscope for switching the incident angle of the light from the specimen in synchronization with scanning by the scanning unit.

本発明によれば、レーザ光源から射出されたレーザ光が走査部により標本上において走査され、標本からの光が対物レンズにより集光される。この標本からの光は、透過型のVolume Phase Holographic(VPH)回折格子により複数の波長帯域に分散され、光検出部により検出される。この際、入射角度変更手段により、標本からの光のVPH回折格子への入射角が変化させられることで、標本からの光の分散状態が変化する。この場合において、光検出部により検出される複数の波長帯域の光のそれぞれについて、ブラッグの反射条件を満たすように、標本からの光のVPH回折格子への入射角が変化させられる。なお、ブラッグの反射条件とは、以下の式を満たす条件をいい、この条件において高い回折効率を得ることができ、強度の高い光を検出することができる。
2dsinΘ=nλ
ここで、dはVPH回折格子の周期、Θは標本からの光のVPH回折格子への入射角、nは整数、λは波長である。
According to the present invention, the laser beam emitted from the laser light source is scanned on the sample by the scanning unit, and the light from the sample is collected by the objective lens. The light from this sample is dispersed in a plurality of wavelength bands by a transmission type Volume Phase Holographic (VPH) diffraction grating, and detected by a light detection unit. At this time, the incident angle changing means changes the incident angle of the light from the sample to the VPH diffraction grating, thereby changing the dispersion state of the light from the sample. In this case, the incident angle of the light from the sample to the VPH diffraction grating is changed so that the Bragg reflection condition is satisfied for each of the light in the plurality of wavelength bands detected by the light detection unit. The Bragg reflection condition refers to a condition that satisfies the following expression. Under this condition, high diffraction efficiency can be obtained, and light with high intensity can be detected.
2 dsin Θ = nλ
Here, d is the period of the VPH diffraction grating, Θ is the incident angle of the light from the sample to the VPH diffraction grating, n is an integer, and λ is the wavelength.

したがって、波長帯域毎にブラッグの反射条件を満たすように標本からの光のVPH回折格子への入射角を変化させることで、強度の高い標本からの光を波長帯域毎に検出することができる。
以上のように、本発明によれば、波長幅を切り出すスリットや、高価なマルチチャンネル検出器を用いることなく、簡単かつ安価な構成で、明るく、かつ、波長分解能が高い分光検出を行うことができる。
また、前記入射角度変更手段による前記標本からの光の入射角度の切り替えを前記走査部による走査に同期して行うことで、検出波長毎の時間差を極めて少なくでき、動きのある標本を正確に捉えることができる。
Therefore, by changing the incident angle of the light from the sample to the VPH diffraction grating so as to satisfy the Bragg reflection condition for each wavelength band, the light from the sample with high intensity can be detected for each wavelength band.
As described above, according to the present invention, it is possible to perform bright and high spectral resolution spectral detection with a simple and inexpensive configuration without using a slit for cutting out the wavelength width or an expensive multichannel detector. it can.
Further, by switching the incident angle of light from the sample by the incident angle changing means in synchronization with the scanning by the scanning unit, the time difference for each detection wavelength can be extremely reduced, and a moving sample can be accurately captured. be able to.

上記発明において、前記入射角度変更手段が、前記VPH回折格子による分散方向に直交する軸線回りに前記VPH回折格子を回転させることとしてもよい。
VPH回折格子を分散方向に直交する軸線回りに回転させることで、標本からの光のVPH回折格子への入射角が変化する。この際、光検出部により検出される複数の波長帯域の光のそれぞれについて、ブラッグの反射条件を満たすように、VPH回折格子を軸線回りに回転させることで、高い回折効率を得ることができ、強度の高い光を検出することができる。
In the above invention, the incident angle changing means may rotate the VPH diffraction grating about an axis orthogonal to the dispersion direction by the VPH diffraction grating.
By rotating the VPH diffraction grating around an axis orthogonal to the dispersion direction, the incident angle of light from the sample to the VPH diffraction grating changes. At this time, high diffraction efficiency can be obtained by rotating the VPH diffraction grating about the axis so as to satisfy the Bragg reflection condition for each of the light of the plurality of wavelength bands detected by the light detection unit, High intensity light can be detected.

上記発明において、前記光検出部により検出する波長帯域の中心波長に合わせて、前記入射角度変更手段を駆動させる制御部と、前記入射角度変更手段の動作に同期して、前記レーザ光の波長を選択する波長選択手段とを備えることとしてもよい。
このようにすることで、光検出部により検出する波長帯域の中心波長に合わせて、ブラッグの反射条件を満たす波長の光を切り替えるとともに、この切り替えに同期してレーザ光の波長を切り替えることができる。これにより、波長選択用スリットや、マルチチャンネルPMTや、反射型回折格子を用いないで、VPH回折格子により分散された波長毎に標本からの光を検出することができ、多重染色画像を容易に取得することができる。また、検出する波長帯域の中心波長の回折効率が最大となるようにVPH回折格子への入射角を変更することで、従来の反射型回折格子を用いたものに比べて回折効率を向上させることができ、明るい画像を取得することができる。
In the above invention, the wavelength of the laser light is synchronized with the operation of the control unit for driving the incident angle changing unit and the operation of the incident angle changing unit according to the center wavelength of the wavelength band detected by the light detecting unit. It is good also as providing the wavelength selection means to select.
By doing in this way, according to the center wavelength of the wavelength band detected by the light detection unit, the light of the wavelength satisfying the Bragg reflection condition can be switched, and the wavelength of the laser light can be switched in synchronization with this switching. . This makes it possible to detect light from the sample for each wavelength dispersed by the VPH diffraction grating without using a wavelength selection slit, a multi-channel PMT, or a reflective diffraction grating, thereby easily making multiple stained images. Can be acquired. In addition, by changing the incident angle to the VPH diffraction grating so that the diffraction efficiency at the center wavelength of the wavelength band to be detected is maximized, the diffraction efficiency can be improved as compared with a conventional reflection diffraction grating. And a bright image can be acquired.

上記発明において、等間隔ピッチで検出波長を時系列的に切り替えて画像を取得(λスキャン)し、各前記画像において対応するピクセルの輝度変化を用いて、ピクセル毎の分光データを取得することとしてもよい。
このようにすることで、分光データを細かく取得できるので、クロストークが大きい色素についても分離が可能である。
In the above invention, the detection wavelengths are switched in time series at equal intervals to acquire images (λ scan), and the spectral data for each pixel is acquired using the luminance change of the corresponding pixel in each of the images. Also good.
In this way, since the spectral data can be obtained in detail, it is possible to separate a dye having a large crosstalk.

上記発明において、前記光検出部により検出される光の中心波長のピッチが、前記VPH回折格子の回折効率が50%における波長幅よりも狭く設定されていることとしてもよい。
このようにすることで、VPH回折格子の回折効率を向上させることができ、明るい画像を取得することができる。
In the above invention, the pitch of the center wavelength of the light detected by the light detection unit may be set to be narrower than the wavelength width when the diffraction efficiency of the VPH diffraction grating is 50%.
By doing in this way, the diffraction efficiency of a VPH diffraction grating can be improved and a bright image can be acquired.

上記発明において、前記VPH回折格子の回折効率が50%における波長幅が、複数の蛍光色素の蛍光スペクトルのうち、バンド幅が最も狭い蛍光スペクトルの半値幅よりも狭く設定されていることとしてもよい。
VPH回折格子の一つの回転角での分光特性の回折効率の半値幅は、各蛍光色素のうちバンド幅が最も狭い蛍光色素のバンドの半値幅よりも狭いほうが良く、特に、半分以下が好ましい。
In the above invention, the wavelength width when the diffraction efficiency of the VPH diffraction grating is 50% may be set to be narrower than the half width of the fluorescence spectrum having the narrowest bandwidth among the fluorescence spectra of the plurality of fluorescent dyes. .
The half-value width of the diffraction efficiency of the spectral characteristic at one rotation angle of the VPH diffraction grating is preferably narrower than the half-value width of the band of the fluorescent dye having the narrowest bandwidth among the fluorescent dyes, and particularly preferably half or less.

上記発明において、λスキャンの波長ピッチが、複数の蛍光色素のうちピーク波長の中心間隔が最も狭い間隔の半分以下に設定されていることとしてもよい。
λスキャンの波長ピッチは、複数の蛍光スペクトルのうち、ピーク間隔が最も狭い間隔の半分以下が好ましい。
In the above invention, the wavelength pitch of the λ scan may be set to a half or less of the narrowest interval between the peak wavelengths of the plurality of fluorescent dyes.
The wavelength pitch of the λ scan is preferably less than half of the narrowest interval among the plurality of fluorescence spectra.

上記発明において、前記走査部の主走査方向のライン毎に、前記入射角度変更手段による前記標本からの光の入射角度の切り替えを行うこととしてもよい。
このようにすることで、効果的に入射角度の切り替えと走査部による走査とを同期させることができ、動きのある標本を正確に捉えることができる。
In the above invention, the incident angle of the light from the sample may be switched by the incident angle changing unit for each line in the main scanning direction of the scanning unit.
By doing so, it is possible to effectively synchronize the switching of the incident angle and the scanning by the scanning unit, and it is possible to accurately capture a moving sample.

上記発明において、前記VPH回折格子と前記VPH回折格子に入射する前記標本からの光の相対角度をブラッグの反射条件に合わせた場合における回折効率の逆数を、前記光検出部による検出データに波長毎に乗算することとしてもよい。
VPH回折格子と標本からの光の相対角度をブラッグの反射条件に合わせた場合における回折効率の逆数を、光検出部による検出データに波長毎に乗算することで、波長毎の回折効率の違いを補正することができ、正確な分光データを取得することができる。
In the above invention, the reciprocal of the diffraction efficiency when the relative angle of the light from the VPH diffraction grating and the sample incident on the VPH diffraction grating is matched to the Bragg reflection condition is detected in the detection data by the light detector for each wavelength It is good also as multiplying by.
By multiplying the detection data by the light detection unit for each wavelength by the reciprocal of the diffraction efficiency when the relative angle of the light from the VPH diffraction grating and the sample is matched to the Bragg reflection condition, the difference in diffraction efficiency for each wavelength is obtained. It can correct | amend and can acquire exact spectral data.

上記発明において、前記VPH回折格子と前記光検出部との間に、前記VPH回折格子から分散される光を前記光検出部の有効受光面に集光する集光光学系を備えることとしてもよい。
このようにすることで、VPH回折格子から分散される光を光検出部の有効受光面に集光させることができ、標本からの光の検出効率を向上させて明るい画像を取得することができる。
In the above invention, a condensing optical system for condensing light dispersed from the VPH diffraction grating on an effective light receiving surface of the light detection unit may be provided between the VPH diffraction grating and the light detection unit. .
In this way, the light dispersed from the VPH diffraction grating can be collected on the effective light receiving surface of the light detection unit, and the detection efficiency of light from the sample can be improved to obtain a bright image. .

上記発明において、前記集光光学系が、前記分散方向にのみ前記標本からの光を集光するシリンドリカルレンズであることとしてもよい。
集光光学系をシリンドリカルレンズとすることで、VPH回折格子による分散方向にのみ標本からの光を集光することができ、効率的に光検出部の有効受光面に集光させることができる。
In the above invention, the condensing optical system may be a cylindrical lens that condenses light from the specimen only in the dispersion direction.
By using a cylindrical lens as the condensing optical system, the light from the sample can be condensed only in the dispersion direction by the VPH diffraction grating, and can be efficiently condensed on the effective light receiving surface of the light detection unit.

上記発明において、前記VPH回折格子、前記入射角度変更手段、および前記光検出部から構成される分光ユニットと、前記標本からの光のうち検出する波長を選択可能な検出系を含むメインスキャンユニットとを備え、前記分光ユニットと前記メインスキャンユニットとが着脱可能に構成されていることとしてもよい。
このようにすることで、光検出部と検出系のいずれか、あるいは両方で標本からの光を検出することができ、同時に多色の光を検出することができる。また、上記構成を有する分光ユニットをメインスキャンユニットに後付け可能な構成とすることで、明るくかつ安価な分光検出手段を容易に付加できる。すなわち、メインスキャンユニットを備えたレーザ走査型顕微鏡を、標本からの光を各蛍光波長帯域毎に対して効率よく検出することができ、波長分解能が高い多重染色標本の観察を行うようにアップグレードすることができる。
In the above invention, a spectroscopic unit including the VPH diffraction grating, the incident angle changing unit, and the light detection unit, and a main scan unit including a detection system capable of selecting a wavelength to be detected from light from the sample; The spectroscopic unit and the main scan unit may be configured to be detachable.
By doing in this way, the light from a sample can be detected by either or both of the light detection unit and the detection system, and multicolor light can be detected at the same time. Further, by making the spectroscopic unit having the above-described configuration to be retrofitted to the main scan unit, a bright and inexpensive spectroscopic detection means can be easily added. In other words, the laser scanning microscope equipped with the main scan unit can be upgraded so that the light from the specimen can be detected efficiently for each fluorescence wavelength band and the multiple stained specimen with high wavelength resolution can be observed. be able to.

上記発明において、前記VPH回折格子を直進する光(0次光)を検出する第2の光検出部を備えることとしてもよい。
このようにすることで、第2の光検出部により広帯域の光を一度に検出するモードと、VPH回折格子による比較的狭い波長帯域(例えば10〜20nm)の光を検出するモードの両方を行うことができ、これらモードの切り換えを、入射角度変更手段により行うことができる。
In the above invention, a second light detection unit that detects light (0th-order light) traveling straight through the VPH diffraction grating may be provided.
By doing so, both the mode in which broadband light is detected at once by the second light detection unit and the mode in which light in a relatively narrow wavelength band (for example, 10 to 20 nm) is detected by the VPH diffraction grating are performed. These modes can be switched by the incident angle changing means.

上記発明において、前記VPH回折格子を直進する光(0次光)を、前記光検出部に再入力する再入力手段を備えることとしてもよい。
このようにすることで、VPH回折格子により回折される光とVPH回折格子を直進する光の両方を1つの光検出部で検出することができ、高価な光検出部(例えばPMT)を1個削減できる。なお、再入力手段としては、例えば、VPH回折格子を直進する光を光検出部の受光面に向けて反射するミラーを用いればよい。
In the above invention, it is possible to provide re-input means for re-inputting light (0th-order light) traveling straight through the VPH diffraction grating to the light detection unit.
In this way, both the light diffracted by the VPH diffraction grating and the light traveling straight through the VPH diffraction grating can be detected by one photodetection unit, and one expensive photodetection unit (for example, PMT) is provided. Can be reduced. As the re-input means, for example, a mirror that reflects light traveling straight through the VPH diffraction grating toward the light receiving surface of the light detection unit may be used.

上記発明において、前記光検出部が、ノンディスキャン検出器であり、前記入射角度変更手段により前記VPH回折格子への入射角を変化させながら、前記ノンディスキャン検出器により前記標本からの光から複数の画像を生成し、該複数の画像間のピクセルデータを結合することとしてもよい。
このようにすることで、VPH回折格子への入射角を変化させながらノンディスキャン検出器により取得した各画像における対応するピクセルのデータを結合することで、ピクセル毎の分光データを取得することができる。
In the above invention, the light detector is a non-scan detector, and the non-scan detector detects light from the sample while changing the incident angle to the VPH diffraction grating by the incident angle changing means. A plurality of images may be generated, and pixel data between the plurality of images may be combined.
By doing so, spectral data for each pixel can be acquired by combining data of corresponding pixels in each image acquired by the non-descan detector while changing the incident angle to the VPH diffraction grating. it can.

上記発明において、前記入射角度変更手段は、前記VPH回折格子に入射する検出光の角度を可変する反射ミラーであり、該反射ミラーと前記光検出部とが、前記VPH回折格子を挟んで略対称の位置に配置されていることとしてもよい。
このようにすることで、ミラーを回転させることにより、VPH回折格子を回転させる場合よりも高速な波長切換に対応することができる。また、回折効率が最大となる波長はブラッグ反射し、光検出部上の1点に集まるので、光検出部の受光面積を小さくすることができる。
In the above invention, the incident angle changing means is a reflection mirror that varies the angle of detection light incident on the VPH diffraction grating, and the reflection mirror and the light detection unit are substantially symmetrical with the VPH diffraction grating in between. It is good also as arrange | positioning in this position.
In this way, by rotating the mirror, it is possible to cope with wavelength switching that is faster than when the VPH diffraction grating is rotated. Further, the wavelength at which the diffraction efficiency is maximized is Bragg-reflected and gathered at one point on the light detection unit, so that the light receiving area of the light detection unit can be reduced.

本発明によれば、簡単かつ安価な構成で、明るく、かつ、波長分解能の高い分光検出ができるという効果を奏する。   According to the present invention, there is an effect that spectral detection can be performed brightly and with high wavelength resolution with a simple and inexpensive configuration.

本発明の第1の実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a laser scanning microscope according to a first embodiment of the present invention. 図1の波長選択装置周辺の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of the wavelength selection apparatus periphery of FIG. 図1の回折格子の断面図である。It is sectional drawing of the diffraction grating of FIG. 図1の回折格子により回折される光を説明する図である。It is a figure explaining the light diffracted by the diffraction grating of FIG. 図4の中心波長毎のVPH回折格子回転角と絶対出射角を示すグラフである。5 is a graph showing a VPH diffraction grating rotation angle and an absolute emission angle for each central wavelength in FIG. 4. 回折効率と波長帯域との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between diffraction efficiency and a wavelength band. ブラッグ反射条件を満たす波長における分光特性を示すグラフである。It is a graph which shows the spectral characteristics in the wavelength which satisfy | fills Bragg reflection conditions. 本発明の第2の実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the laser scanning microscope which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the laser scanning microscope which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 図9の波長選択装置周辺の部分拡大図である。FIG. 10 is a partially enlarged view around the wavelength selection device in FIG. 9. 図10の変形例に係る波長選択装置周辺の部分拡大図である。FIG. 11 is a partially enlarged view of a periphery of a wavelength selection device according to a modification of FIG. 10. 本発明の第4の実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the laser scanning microscope which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the laser scanning microscope which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 図13のレーザ走査型顕微鏡において画像右端の入射光(420nm)がブラッグ反射する際の状態を説明する図である。It is a figure explaining the state at the time of incident light (420 nm) of an image right end Bragg-reflecting in the laser scanning microscope of FIG. 図14の状態におけるデータ取得領域を説明する図である。It is a figure explaining the data acquisition area in the state of FIG. 図13のレーザ走査型顕微鏡において画像中心の入射光(420nm)がブラッグ反射する際の状態を説明する図である。It is a figure explaining the state at the time of the Bragg reflection of the incident light (420 nm) of an image center in the laser scanning microscope of FIG. 図16の状態におけるデータ取得領域を説明する図である。It is a figure explaining the data acquisition area in the state of FIG. 図13のレーザ走査型顕微鏡において画像左端の入射光(420nm)がブラッグ反射する際の状態を説明する図である。It is a figure explaining the state at the time of the Bragg reflection of the incident light (420 nm) of the image left end in the laser scanning microscope of FIG. 図18の状態におけるデータ取得領域を説明する図である。It is a figure explaining the data acquisition area in the state of FIG. 図13のレーザ走査型顕微鏡において画像左端の入射光(560nm)がブラッグ反射する際の状態を説明する図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a state when incident light (560 nm) at the left end of the image is Bragg-reflected in the laser scanning microscope of FIG. 13. 図20の状態におけるデータ取得領域を説明する図である。It is a figure explaining the data acquisition area in the state of FIG. 図13のレーザ走査型顕微鏡において画像左端の入射光(700nm)がブラッグ反射する際の状態を説明する図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a state when incident light (700 nm) at the left end of the image is Bragg-reflected in the laser scanning microscope of FIG. 13. 図22の状態におけるデータ取得領域を説明する図である。It is a figure explaining the data acquisition area in the state of FIG. 図13のレーザ走査型顕微鏡において各画素におけるデータ取得領域を説明する図である。It is a figure explaining the data acquisition area in each pixel in the laser scanning microscope of FIG.

〔第1の実施形態〕
本発明の第1の実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡1について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡1は、図1に示されるように、レーザ光を射出する光源装置10と、光源装置10からのレーザ光を走査するスキャンユニット20と、結像レンズ41およびミラー42を有し、スキャンユニット20からのレーザ光を導光する接続ユニット40と、接続ユニット40により導光されたレーザ光を標本Aに照射するとともに標本Aからの光を集光する対物レンズ45と、これらを制御する制御ユニット50とを備えている。
[First Embodiment]
A laser scanning microscope 1 according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, a laser scanning microscope 1 according to the present embodiment includes a light source device 10 that emits laser light, a scan unit 20 that scans laser light from the light source device 10, an imaging lens 41, and A connection unit 40 having a mirror 42 and guiding the laser light from the scan unit 20, and an objective lens for irradiating the sample A with the laser light guided by the connection unit 40 and condensing the light from the sample A 45 and a control unit 50 for controlling them.

光源装置10は、例えば中心波長560nmのレーザ光を発するレーザ光源11と、例えば中心波長488nmのレーザ光を発するレーザ光源12と、例えば中心波長405nmのレーザ光を発するレーザ光源13と、これらレーザ光源からのレーザ光の光路を合成するダイクロイックミラー14と、射出するレーザ光の波長を切り替えるAOTF(Acousto-optic tunable filter)等の音響光学素子(波長選択手段)15とを備えている。   The light source device 10 includes, for example, a laser light source 11 that emits laser light having a central wavelength of 560 nm, a laser light source 12 that emits laser light having a central wavelength of 488 nm, a laser light source 13 that emits laser light having a central wavelength of 405 nm, and the laser light sources, for example. A dichroic mirror 14 for synthesizing the optical path of the laser beam from the laser beam, and an acousto-optic element (wavelength selection means) 15 such as an AOTF (Acousto-optic tunable filter) for switching the wavelength of the emitted laser beam.

光源装置10とスキャンユニット20とは、例えば可視用シングルモードファイバ19により接続され、光源装置10からのレーザ光がスキャンユニット20に導光される。
スキャンユニット20は、光源装置10からのレーザ光を標本Aに照射する照射光学系25と、標本Aからの光を検出する検出光学系30とを備えている。
The light source device 10 and the scan unit 20 are connected by, for example, a visible single mode fiber 19, and the laser light from the light source device 10 is guided to the scan unit 20.
The scan unit 20 includes an irradiation optical system 25 that irradiates the sample A with the laser light from the light source device 10 and a detection optical system 30 that detects the light from the sample A.

照射光学系25は、光源装置10からのレーザ光を反射する一方、標本Aからの光を透過するダイクロイックミラー21と、ダイクロイックミラー21により反射されたレーザ光を標本A上で2次元走査するXYガルバノスキャナ(走査部)22と、レーザ光の瞳を投影する瞳投影レンズ23とを備えている。   The irradiation optical system 25 reflects the laser light from the light source device 10, while the dichroic mirror 21 transmits the light from the specimen A, and the laser light reflected by the dichroic mirror 21 is two-dimensionally scanned on the specimen A. A galvano scanner (scanning unit) 22 and a pupil projection lens 23 that projects the pupil of the laser beam are provided.

検出光学系30は、ダイクロイックミラー21を透過してきた標本Aからの光を共焦点ピンホール32に集光する共焦点レンズ31と、標本Aの焦点位置からの光のみを通過させる共焦点ピンホール32と、共焦点ピンホール32を通過してきた標本Aからの光を平行光にするコリメートレンズ33と、コリメートレンズ33により平行光にされた標本Aからの光のうち光源装置10からのレーザ光等の不要な成分を遮断するノッチフィルタ34と、ノッチフィルタ34を透過してきた標本Aからの光を複数の波長帯域から所定の波長帯域の光を選択する波長選択装置35と、波長選択装置35により選択された波長帯域の光を検出する光検出部36とを備えている。   The detection optical system 30 includes a confocal lens 31 that condenses the light from the specimen A that has passed through the dichroic mirror 21 in the confocal pinhole 32, and a confocal pinhole that allows only light from the focal position of the specimen A to pass through. 32, a collimating lens 33 that collimates the light from the specimen A that has passed through the confocal pinhole 32, and laser light from the light source device 10 among the light from the specimen A that has been collimated by the collimating lens 33. A notch filter 34 that blocks unnecessary components such as a wavelength selector 35, a wavelength selector 35 that selects light from the sample A that has passed through the notch filter 34, from a plurality of wavelength bands, and a wavelength selector 35. And a light detection unit 36 that detects light in the wavelength band selected by (1).

波長選択装置35は、図2に示すように、ノッチフィルタ34を透過してきた標本Aからの光を複数の波長帯域に分散する透過型の回折格子37と、回折格子37を保持し、回折格子37を標本Aからの光の分散方向(図2において紙面に沿う方向)に直交する軸線回りに回転させるガルバノメータ(入射角度変更手段)38とを備えている。   As shown in FIG. 2, the wavelength selection device 35 holds a transmission type diffraction grating 37 that disperses light from the specimen A that has passed through the notch filter 34 into a plurality of wavelength bands, and a diffraction grating 37. And a galvanometer (incident angle changing means) 38 that rotates 37 around an axis perpendicular to the direction of dispersion of light from the specimen A (the direction along the plane of the drawing in FIG. 2).

回折格子37は、図3に示すように、透過型のVPH(Volume Phase Holographic)回折格子である。
透過型のVPH回折格子は、媒質の屈折率を周期的に変化させたもので、ブラッグの反射条件を満たす波長において高い回折効率が得られ、その他の波長においては殆ど回折しないようにすることができる。
例えば白色光Wに対する回折格子37の向きを回転調整することで、ブラッグの反射条件に合った波長の光を効率的に取り出せる。具体的には、図3に示すように、回折格子37が符号Rに示す位置にある場合には赤の波長の光が矢印Rに示す方向に射出し、回折格子37が符号Gに示す位置にある場合には緑の波長の光が矢印Gに示す方向に射出し、回折格子37が符号Bに示す位置にある場合には青の波長の光が矢印Bに示す方向に射出する。
なお、1次回折光として得られる光(矢印R,G,Bの向きにそれぞれ射出される光)の波長幅は、回折格子37の厚みによって変化し、厚みが厚いほど波長幅が狭くなるので、所望の波長幅となるように厚みを選択する。
As shown in FIG. 3, the diffraction grating 37 is a transmission type VPH (Volume Phase Holographic) diffraction grating.
The transmission type VPH diffraction grating is a medium in which the refractive index of the medium is periodically changed, so that high diffraction efficiency is obtained at a wavelength satisfying the Bragg reflection condition, and almost no diffraction is performed at other wavelengths. it can.
For example, by rotating and adjusting the direction of the diffraction grating 37 with respect to the white light W, it is possible to efficiently extract light having a wavelength that meets the Bragg reflection conditions. Specifically, as shown in FIG. 3, when the diffraction grating 37 is at the position indicated by the symbol R, red wavelength light is emitted in the direction indicated by the arrow R, and the diffraction grating 37 is indicated by the symbol G. When the diffraction grating 37 is at the position indicated by the symbol B, the light having the blue wavelength is emitted in the direction indicated by the arrow B.
Note that the wavelength width of the light obtained as the first-order diffracted light (light emitted in the directions of arrows R, G, and B) varies depending on the thickness of the diffraction grating 37, and the thicker the thickness, the narrower the wavelength width. The thickness is selected so as to obtain a desired wavelength width.

ガルバノメータ38は、制御ユニット50からの指示に基づいて、回折格子37を標本Aからの光の分散方向に直交する軸線回りに回転させるようになっている。具体的には、ガルバノメータ38は、光検出部36により検出する波長帯域の中心波長に合わせて駆動され、光検出部36により検出される複数の波長帯域の光がブラッグの反射条件をそれぞれ満たすように、回折格子37を軸線回りに回転させるようになっている。ここで、ブラッグの反射条件とは、以下の式を満たす条件をいい、この条件において高い回折効率が得られる。
2dsinΘ=nλ
上記の式において、dは回折格子37の周期、Θは標本Aからの光の回折格子37への入射角、nは整数、λは波長である。透過型のVPH回折格子では、n=1の時に高い回折効率が得られる。
The galvanometer 38 rotates the diffraction grating 37 around an axis orthogonal to the dispersion direction of the light from the specimen A based on an instruction from the control unit 50. Specifically, the galvanometer 38 is driven in accordance with the center wavelength of the wavelength band detected by the light detection unit 36 so that light in a plurality of wavelength bands detected by the light detection unit 36 satisfies the Bragg reflection condition. Further, the diffraction grating 37 is rotated around the axis. Here, the Bragg reflection condition means a condition satisfying the following expression, and high diffraction efficiency is obtained under this condition.
2 dsin Θ = nλ
In the above formula, d is the period of the diffraction grating 37, Θ is the incident angle of the light from the sample A to the diffraction grating 37, n is an integer, and λ is the wavelength. In the transmission type VPH diffraction grating, a high diffraction efficiency is obtained when n = 1.

光検出部36は、例えばPMT(Photomultiplier Tube:光電子増倍管)である。光検出部36として、サイドオン型PMTを用いる場合は、軸方向の感度ユニフォミティが比較的緩いので、軸方向を分散方向に合わせて配置する。   The light detection unit 36 is, for example, a PMT (Photomultiplier Tube). When a side-on type PMT is used as the light detection unit 36, since the sensitivity uniformity in the axial direction is relatively loose, the axial direction is arranged according to the dispersion direction.

ここで、光検出部36の受光面は、分散した波長を全て受光できる受光面の大きさおよび角度ユニフォミティが必要である。ただし、受光面の大きさ、角度ユニフォミティに問題があれば、シリンドリカルレンズ等の集光光学系を配置することで、受光面に対する大きさを調節することができる。   Here, the light receiving surface of the light detection unit 36 needs to have a size and an angle uniformity of the light receiving surface that can receive all dispersed wavelengths. However, if there is a problem with the size and angle uniformity of the light receiving surface, the size with respect to the light receiving surface can be adjusted by arranging a condensing optical system such as a cylindrical lens.

そこで、波長選択装置35と光検出部36との間には、図2に示すように、波長選択装置35により選択された波長帯域の光を、その分散方向にのみ集光するシリンドリカルレンズ(集光光学系)39が配置されている。このシリンドリカルレンズ39の作用により、波長選択装置35により分散された複数の波長帯域の光を光検出部36に集光させることができ、光検出部36の受光面を小さくすることができる。   Therefore, between the wavelength selector 35 and the light detector 36, as shown in FIG. 2, a cylindrical lens (collector) that collects light in the wavelength band selected by the wavelength selector 35 only in the dispersion direction. (Optical optical system) 39 is arranged. By the action of the cylindrical lens 39, light in a plurality of wavelength bands dispersed by the wavelength selection device 35 can be condensed on the light detection unit 36, and the light receiving surface of the light detection unit 36 can be reduced.

制御ユニット50は、XYガルバノスキャナ22、音響光学素子15、ガルバノメータ38、および光検出部36を同期制御するようになっている。具体的には、制御ユニット50は、XYガルバノスキャナ22の走査位置と光検出部36により検出される標本Aからの光の強度とに基づいて標本Aの画像を生成するようになっている。また、制御ユニット50は、光検出部36により検出する波長帯域の中心波長に合わせて、音響光学素子15によりレーザ光の波長を切り替えるとともに、ガルバノメータ38を駆動させて回折格子37への入射角を変化させるようになっている。   The control unit 50 synchronously controls the XY galvano scanner 22, the acoustooptic device 15, the galvanometer 38, and the light detection unit 36. Specifically, the control unit 50 generates an image of the specimen A based on the scanning position of the XY galvano scanner 22 and the light intensity from the specimen A detected by the light detection unit 36. In addition, the control unit 50 switches the wavelength of the laser light by the acoustooptic device 15 according to the center wavelength of the wavelength band detected by the light detection unit 36 and drives the galvanometer 38 to change the incident angle to the diffraction grating 37. It is supposed to change.

上記のようにガルバノメータ38を動作させた場合の、光検出部36により検出される標本Aからの光の作用について、具体例を用いて以下に説明する。
図4において、符号αは、回折格子37の回転角(以下「VPH回折格子回転角」という)、すなわち入射光に対する回折格子37の法線(以下「VPH回折格子法線」という)の角度である。符号βは、VPH回折格子法線に対する1次回折光の出射角度である。符号γは、絶対出射角、すなわち入射光(0次光)に対する1次回折光の出射角度である。
The action of light from the specimen A detected by the light detection unit 36 when the galvanometer 38 is operated as described above will be described below using a specific example.
In FIG. 4, the symbol α is a rotation angle of the diffraction grating 37 (hereinafter referred to as “VPH diffraction grating rotation angle”), that is, an angle of a normal line of the diffraction grating 37 with respect to incident light (hereinafter referred to as “VPH diffraction grating normal line”). is there. A symbol β represents an emission angle of the first-order diffracted light with respect to the VPH diffraction grating normal line. Symbol γ is an absolute emission angle, that is, an emission angle of the first-order diffracted light with respect to incident light (0th-order light).

図5は、中心波長毎のVPH回折格子回転角αと絶対出射角γとの関係を示している。図5において、VPH回折格子回転角αは、ブラッグの反射条件を満たす波長毎の回転角を示している。   FIG. 5 shows the relationship between the VPH diffraction grating rotation angle α and the absolute emission angle γ for each central wavelength. In FIG. 5, a VPH diffraction grating rotation angle α indicates a rotation angle for each wavelength satisfying the Bragg reflection condition.

回折格子37の厚みは、1次回折光として回折可能な波長範囲を決めるものである。すなわち、回折格子37の屈折率分布の厚みを調節することで、角度に対する回折効率の高い波長範囲を調節することができる。ここでは、例えば、回折格子37の格子間隔を1200本/mm、回折格子37の屈折率分布の厚みを120μm程度にすることで、図6に示すように、回折効率50%で波長幅が約10nm、回折効率ほぼ0%で波長幅が約20nmとしている。なお、サイドロープは、強度が弱いので無視できるものとする。   The thickness of the diffraction grating 37 determines the wavelength range that can be diffracted as the first-order diffracted light. That is, by adjusting the thickness of the refractive index distribution of the diffraction grating 37, it is possible to adjust the wavelength range having high diffraction efficiency with respect to the angle. Here, for example, by setting the grating interval of the diffraction grating 37 to 1200 lines / mm and the thickness of the refractive index distribution of the diffraction grating 37 to about 120 μm, the wavelength width is about 50% with a diffraction efficiency of 50% as shown in FIG. The wavelength width is about 20 nm with 10 nm, diffraction efficiency of about 0%. Note that the side rope has a low strength and can be ignored.

つまり、回折格子37の回転角を、15.7°に設定すると図6の実線に示す回折効率となり、19.3°に設定すると図6の点線に示す回折効率となり、23°に設定すると図6の二点鎖線に示す回折効率となる。各中心波長に対する回折効率の特性は、図6の曲線51のように表わされる。   That is, when the rotation angle of the diffraction grating 37 is set to 15.7 °, the diffraction efficiency shown by the solid line in FIG. 6 is obtained, and when it is set to 19.3 °, the diffraction efficiency shown by the dotted line in FIG. The diffraction efficiency indicated by the two-dot chain line in FIG. The characteristic of the diffraction efficiency with respect to each central wavelength is represented as a curve 51 in FIG.

上記構成を有するレーザ走査型顕微鏡1の作用について以下に説明する。
ここでは、本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡1を用いて、光検出部36により標本Aの蛍光観察を行う場合について説明する。
まず、光源装置10を作動させ、スキャンユニット20にレーザ光を入射させる。スキャンユニット20に導光されたレーザ光は、ダイクロイックミラー21により反射されてXYガルバノスキャナ22に導光される。XYガルバノスキャナ22では、レーザ光を標本A上において2次元的に走査させる。このように走査されたレーザ光は、瞳投影レンズ23および結像レンズ41を透過してミラー42により偏向され、対物レンズ45により標本A上に照射される。
The operation of the laser scanning microscope 1 having the above configuration will be described below.
Here, a case where fluorescence observation of the specimen A is performed by the light detection unit 36 using the laser scanning microscope 1 according to the present embodiment will be described.
First, the light source device 10 is operated, and laser light is incident on the scan unit 20. The laser light guided to the scan unit 20 is reflected by the dichroic mirror 21 and guided to the XY galvano scanner 22. The XY galvano scanner 22 scans the laser beam two-dimensionally on the specimen A. The laser beam thus scanned passes through the pupil projection lens 23 and the imaging lens 41, is deflected by the mirror 42, and is irradiated onto the sample A by the objective lens 45.

標本A上の対物レンズ45の焦点面においては、標本A内の蛍光物質が励起され、蛍光が発生する。発生した蛍光は、対物レンズ45により集光され、ミラー42、結像レンズ41、瞳投影レンズ23を介して、XYガルバノスキャナ22に導光される。XYガルバノスキャナ22を通過した蛍光は、ダイクロイックミラー21を透過し、共焦点レンズ31により集光され、標本Aの焦点面において発生した蛍光のみが共焦点ピンホール32を通過する。共焦点ピンホール32を通過した蛍光は、コリメートレンズ33により平行光にされ、ノッチフィルタ34を透過することで不要な励起光の波長がカットされる。ノッチフィルタ34を透過してきた蛍光は、波長選択装置35によりブラッグの反射条件を満たす蛍光波長帯域が選択されて、光検出部36により検出される。   On the focal plane of the objective lens 45 on the specimen A, the fluorescent substance in the specimen A is excited and fluorescence is generated. The generated fluorescence is collected by the objective lens 45 and guided to the XY galvano scanner 22 via the mirror 42, the imaging lens 41, and the pupil projection lens 23. The fluorescence that has passed through the XY galvano scanner 22 passes through the dichroic mirror 21, is condensed by the confocal lens 31, and only the fluorescence generated in the focal plane of the specimen A passes through the confocal pinhole 32. The fluorescence that has passed through the confocal pinhole 32 is converted into parallel light by the collimating lens 33 and is transmitted through the notch filter 34 to cut the wavelength of unnecessary excitation light. The fluorescence transmitted through the notch filter 34 is detected by the light detection unit 36 after the wavelength selection device 35 selects the fluorescence wavelength band that satisfies the Bragg reflection condition.

このように光検出部36により検出された蛍光の強度情報とXYガルバノスキャナ22によるレーザ光の照射位置とを対応づけて記憶することにより、2次元的な蛍光画像を構築することが可能となる。   Thus, by storing the intensity information of the fluorescence detected by the light detection unit 36 and the irradiation position of the laser beam by the XY galvano scanner 22 in association with each other, it is possible to construct a two-dimensional fluorescence image. .

上記の画像取得方法において、光検出部36により検出する光を切り替えて多重染色画像を取得する際の処理について説明する。
前提条件として、蛍光色素DAPI(405nm励起/450nm検出)、蛍光色素Alexa488(488nm励起/530nm検出)、蛍光色素Alexa560(560nm励起/580nm検出)で3重染色された標本Aの観察を行う。この場合において、ノッチフィルタ34として、405nm、488nm、560nmの波長の光をカットする特性のものを用いる。
In the image acquisition method described above, processing when acquiring the multiple stained image by switching the light detected by the light detection unit 36 will be described.
As a precondition, the specimen A triple-stained with the fluorescent dye DAPI (405 nm excitation / 450 nm detection), the fluorescent dye Alexa 488 (488 nm excitation / 530 nm detection), and the fluorescent dye Alexa 560 (560 nm excitation / 580 nm detection) is observed. In this case, the notch filter 34 having a characteristic of cutting light having wavelengths of 405 nm, 488 nm, and 560 nm is used.

まず、音響光学素子15でレーザ波長を405nmに設定する。
この場合には、中心波長450nmの光が回折効率最大となるようにガルバノメータ38を駆動することで、VPH回折格子回転角α(15.7°)を設定し、XYガルバノスキャナ22を動作させて画像を取得する(DAPIの画像)。
First, the laser wavelength is set to 405 nm by the acoustooptic device 15.
In this case, by driving the galvanometer 38 so that the light having the center wavelength of 450 nm has the maximum diffraction efficiency, the VPH diffraction grating rotation angle α (15.7 °) is set, and the XY galvano scanner 22 is operated. An image is acquired (DAPI image).

次に、音響光学素子15でレーザ波長を488nmに設定する。
この場合には、中心波長530nmの光が回折効率最大となるようにガルバノメータ38を駆動することで、VPH回折格子回転角α(18.5°)を設定し、XYガルバノスキャナ22を動作させて画像を取得する(Alexa488の画像)。
Next, the laser wavelength is set to 488 nm by the acoustooptic device 15.
In this case, the galvanometer 38 is driven so that the light having the center wavelength of 530 nm has the maximum diffraction efficiency, thereby setting the VPH diffraction grating rotation angle α (18.5 °) and operating the XY galvano scanner 22. An image is acquired (Alexa 488 image).

次に、音響光学素子15でレーザ波長560nmを設定する。
この場合には、中心波長580nmの光が回折効率最大となるようにガルバノメータ38を駆動することで、VPH回折格子回転角α(20.4°)を設定し、XYガルバノスキャナ22を動作させて画像を取得する(Alexa560の画像)。
そして、上記のように取得した3つのモノクロ画像に擬似カラーをつけて、多チャンネル画像として表示する。
Next, a laser wavelength of 560 nm is set by the acoustooptic device 15.
In this case, the galvanometer 38 is driven so that the light having the center wavelength of 580 nm has the maximum diffraction efficiency, thereby setting the VPH diffraction grating rotation angle α (20.4 °) and operating the XY galvano scanner 22. An image is acquired (Alexa 560 image).
Then, the three monochrome images acquired as described above are displayed with a pseudo color and displayed as a multi-channel image.

以上のように、本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡1によれば、それぞれの蛍光色素毎の検出波長帯域に合わせて、ブラッグの反射条件を満たすようにガルバノメータ38を動作させ、回折格子37を軸線回りに回転させることで、標本Aからの光を各蛍光波長帯域毎に対して効率よく検出することができる。すなわち、本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡1によれば、波長幅を切り出すスリットや、高価なマルチチャンネル検出器を用いることなく、簡単かつ安価な構成で、明るく、かつ、波長分解能が高い多重染色標本の観察を行うことができる。   As described above, according to the laser scanning microscope 1 according to the present embodiment, the galvanometer 38 is operated so as to satisfy the Bragg reflection condition in accordance with the detection wavelength band of each fluorescent dye, and the diffraction grating 37 is By rotating around the axis, the light from the specimen A can be efficiently detected for each fluorescence wavelength band. That is, according to the laser scanning microscope 1 according to the present embodiment, it is possible to multiplex light with high wavelength resolution with a simple and inexpensive configuration without using a slit for cutting out a wavelength width or an expensive multichannel detector. The stained specimen can be observed.

また、回折格子37は、透過型のVPH回折格子であり、かつ、検出波長帯域毎にブラッグの反射条件を満たすようにしているので、反射型の回折格子37に比べて、光検出部36により検出する光量を増大させることができ、明るい多重染色画像を取得することができる。   Further, the diffraction grating 37 is a transmission type VPH diffraction grating and satisfies the Bragg reflection condition for each detection wavelength band. The amount of light to be detected can be increased, and a bright multiple stained image can be acquired.

[第1の変形例]
以下に、本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡1の第1の変形例について説明する。
本変形例における、光検出部36により検出する光の波長を順次切り替えてλスキャンを行う際の処理について以下に説明する。
前提条件として、蛍光色素GFPと蛍光色素YFPにより2重染色された標本Aの観察を行う。この場合において、ノッチフィルタ34として488nmの波長の光カットする特性のものを用い、ダイクロイックミラー21は例えば素ガラスを使用する。
[First Modification]
Below, the 1st modification of the laser scanning microscope 1 which concerns on this embodiment is demonstrated.
Processing in the case of performing λ scan by sequentially switching the wavelengths of light detected by the light detection unit 36 in this modification will be described below.
As a precondition, the specimen A double-stained with the fluorescent dye GFP and the fluorescent dye YFP is observed. In this case, the notch filter 34 having a characteristic of cutting light with a wavelength of 488 nm is used, and the dichroic mirror 21 is made of, for example, bare glass.

まず、音響光学素子15でレーザ波長を488nmに設定する。
この場合には、中心波長500nmの光が回折効率最大となるようにガルバノメータ38を駆動することで、VPH回折格子回転角α(17.5°)を設定し、XYガルバノスキャナ22を動作させて画像を取得する。
First, the laser wavelength is set to 488 nm by the acoustooptic device 15.
In this case, the galvanometer 38 is driven so that the light having the center wavelength of 500 nm has the maximum diffraction efficiency, thereby setting the VPH diffraction grating rotation angle α (17.5 °) and operating the XY galvano scanner 22. Get an image.

次に、中心波長502nmの光が回折効率最大になるようにガルバノメータ38を駆動することで、VPH回折格子回転角αを設定し、XYガルバノスキャナ22を動作させて画像を取得する。
以下、検出する光の中心波長を2nmずつずらしながら、回折効率が最大となるVPH回折格子回転角αを設定して画像取得を繰返す。これらの動作を制御ユニット50により時系列的に切り替えながら行う。
Next, the galvanometer 38 is driven so that the light with the center wavelength of 502 nm has the maximum diffraction efficiency, thereby setting the VPH diffraction grating rotation angle α and operating the XY galvano scanner 22 to acquire an image.
Hereinafter, the image acquisition is repeated by setting the VPH diffraction grating rotation angle α at which the diffraction efficiency is maximized while shifting the center wavelength of the detected light by 2 nm. These operations are performed by the control unit 50 while switching in time series.

上記のように取得したピクセル毎の分光データを基に、例えば特開2003−185581号公報に記載のアンミキシング処理を施すことで、蛍光色素GFPと蛍光色素YFPとを分離して、多チャンネル画像として表示する。   Based on the spectral data obtained for each pixel as described above, for example, by performing an unmixing process described in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-185581, the fluorescent dye GFP and the fluorescent dye YFP are separated, and a multi-channel image is obtained. Display as.

本変形例に係るレーザ走査型顕微鏡1によれば、前述の効果に加えて、回折格子37を回転させて分光データを細かく取得できるので、クロストークが大きい色素についても分離が可能である。特に、本変形例においては、回折格子37を回転させて、2nm刻みで分光データを取得できるので、クロストークが大きい色素の分離が可能である。   According to the laser scanning microscope 1 according to this modified example, in addition to the above-described effects, the diffraction grating 37 can be rotated to finely acquire spectroscopic data, so that even a dye having a large crosstalk can be separated. In particular, in the present modification, the diffraction grating 37 is rotated and the spectral data can be acquired in increments of 2 nm, so that a dye having a large crosstalk can be separated.

[第2の変形例]
以下に、本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡1の第2の変形例について説明する。
本変形例においては、前述の画像を取得する際の処理において、ガルバノメータ38による回折格子37の回転角度の切り替えを、XYガルバノスキャナ22による走査に同期させ、XYガルバノスキャナ22の主走査であるXライン毎に行う。
このようにすることで、検出波長毎の時間差を極めて少なくでき、動きのある標本Aを正確に捉えることができる。
[Second Modification]
Below, the 2nd modification of the laser scanning microscope 1 which concerns on this embodiment is demonstrated.
In this modification, in the processing for acquiring the image, the rotation angle of the diffraction grating 37 by the galvanometer 38 is synchronized with the scanning by the XY galvano scanner 22, and X which is the main scanning of the XY galvano scanner 22 is performed. Do this for each line.
By doing in this way, the time difference for every detection wavelength can be made very small, and the moving sample A can be accurately captured.

[第3の変形例]
以下に、本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡1の第3の変形例について説明する。
前述の第1の実施形態では色素毎に1つの中心波長でのみ検出していたが、本変形例においては、色素の分光特性に合わせて複数の中心波長でデータ取得し、同じ色素のデータとして合算する。
このようにすることで、同じ色素のデータが合算されるので、各画像におけるS/Nを向上することができる。
[Third Modification]
Below, the 3rd modification of the laser scanning microscope 1 which concerns on this embodiment is demonstrated.
In the first embodiment described above, only one central wavelength is detected for each dye. However, in this modification, data is acquired at a plurality of central wavelengths in accordance with the spectral characteristics of the dye, and the same dye data is obtained. Add up.
By doing in this way, since the data of the same pigment | dye are added together, S / N in each image can be improved.

[第4の変形例]
以下に、本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡1の第4の変形例について説明する。
本変形例においては、回折格子37と回折格子37に入射する標本Aからの光の相対角度をブラッグの反射条件に合わせた場合における回折効率(図6における曲線51)の逆数を、波長毎に検出データに乗算する。
このようにすることで、波長毎の回折効率の違いを補正することができ、正確な分光データを取得することができる。
[Fourth Modification]
Below, the 4th modification of the laser scanning microscope 1 which concerns on this embodiment is demonstrated.
In this modification, the reciprocal of the diffraction efficiency (curve 51 in FIG. 6) when the relative angle of the light from the diffraction grating 37 and the sample A incident on the diffraction grating 37 is matched to the Bragg reflection condition is calculated for each wavelength. Multiply the detection data.
By doing so, the difference in diffraction efficiency for each wavelength can be corrected, and accurate spectral data can be acquired.

[第5の変形例]
以下に、本実施形態の第1の変形例に係るレーザ走査型顕微鏡1の第5の変形例について説明する。
本変形例においては、図7に示すように、3種の蛍光(蛍光スペクトルA,B,C)をλスキャンして分光データを取得し、アンミキシング処理によりこれらの蛍光を分離する。
[Fifth Modification]
Below, the 5th modification of the laser scanning microscope 1 which concerns on the 1st modification of this embodiment is demonstrated.
In this modification, as shown in FIG. 7, spectral data are acquired by performing λ scan on three types of fluorescence (fluorescence spectra A, B, and C), and these fluorescences are separated by an unmixing process.

この場合において、回折格子37の一つの回転角での分光特性の回折効率の半値幅は、以下に示すように、各蛍光色素の分光特性でバンド幅が最も狭い蛍光色素のバンドの半値幅よりも狭いほうが良い。
ΔλWS<ΔλWB
ここで、
ΔλWS:回折格子37の分光特性の回折効率50%地点の波長幅(半値幅)
ΔλWB:最もバンド幅が狭い、蛍光スペクトルBの分光特性の半値幅
In this case, the half-value width of the diffraction efficiency of the spectral characteristic at one rotation angle of the diffraction grating 37 is smaller than the half-value width of the band of the fluorescent dye having the narrowest bandwidth in the spectral characteristic of each fluorescent dye, as shown below. Narrower is better.
Δλ WS <Δλ WB
here,
Δλ WS : Wavelength width (half-value width) at the diffraction efficiency 50% point of the spectral characteristics of the diffraction grating 37
Δλ WB : narrowest bandwidth, half width of spectral characteristic of fluorescence spectrum B

また、より好ましくは、回折格子37の一つの回転角での分光特性の回折効率の半値幅は、以下に示すように、各蛍光色素の分光特性でバンド幅が最も狭い蛍光色素のバンドの半値幅の半分以下が良い。
ΔλWS<ΔλWB/2
More preferably, the half value width of the diffraction efficiency of the spectral characteristic at one rotation angle of the diffraction grating 37 is half of the band of the fluorescent dye having the narrowest bandwidth in the spectral characteristic of each fluorescent dye, as shown below. Less than half of the price range is good.
Δλ WS <Δλ WB / 2

また、λスキャンの波長ピッチは、以下に示すように、複数の蛍光スペクトルのピーク間隔で最も狭い間隔の半分以下が良い。
ΔλPS<Δλ/2
ここで、
ΔλPS:回折格子37によるλスキャンの波長ピッチ
Δλ:複数の蛍光スペクトルのうち、ピーク間隔が最も近い蛍光色素(蛍光スペクトルA、B間)のピーク波長間隔
Further, as shown below, the wavelength pitch of λ scan is preferably less than half of the narrowest interval among the peak intervals of a plurality of fluorescence spectra.
Δλ PS <Δλ P / 2
here,
Δλ PS : Wavelength pitch of λ scan by diffraction grating 37 Δλ P : Peak wavelength interval of a fluorescent dye (between fluorescence spectra A and B) having the closest peak interval among a plurality of fluorescence spectra

また、λスキャンの波長ピッチは、以下に示すように、回折格子37の一つの回転角の分光特性の回折効率の半値幅よりも狭いほうが良い。
ΔλWS>ΔλPS
Further, the wavelength pitch of the λ scan is preferably narrower than the half-value width of the diffraction efficiency of the spectral characteristic at one rotation angle of the diffraction grating 37 as shown below.
Δλ WS > Δλ PS

〔第2の実施形態〕
次に、本発明の第2の実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡について、図面を参照して説明する。本実施形態のレーザ顕微鏡装置2が第1の実施形態のレーザ顕微鏡装置1と異なる点は、標本からの光を導光する光路に検出ユニットを追加した点である。以下、本実施形態のレーザ顕微鏡装置2について、第1の実施形態のレーザ顕微鏡装置1と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
[Second Embodiment]
Next, a laser scanning microscope according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The laser microscope apparatus 2 of the present embodiment is different from the laser microscope apparatus 1 of the first embodiment in that a detection unit is added to the optical path that guides light from the specimen. Hereinafter, regarding the laser microscope apparatus 2 of the present embodiment, description of points that are the same as those of the laser microscope apparatus 1 of the first embodiment will be omitted, and different points will be mainly described.

本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡2は、図8に示されるように、レーザ光を射出する光源装置10と、光源装置10からのレーザ光を走査するスキャンユニット(メインスキャンユニット)60と、スキャンユニット60からのレーザ光を導光する接続ユニット40(図示略)と、接続ユニット40により導光されたレーザ光を標本Aに照射するとともに標本Aからの光を集光する対物レンズ45(図示略)と、対物レンズ45により集光された標本Aからの光を分光する分光ユニット70と、これらを制御する制御ユニット50とを備えている。   As shown in FIG. 8, the laser scanning microscope 2 according to the present embodiment includes a light source device 10 that emits laser light, a scan unit (main scan unit) 60 that scans laser light from the light source device 10, and A connection unit 40 (not shown) that guides the laser light from the scan unit 60, and an objective lens 45 that irradiates the sample A with the laser light guided by the connection unit 40 and condenses the light from the specimen A ( (Not shown), a spectroscopic unit 70 that splits the light from the specimen A collected by the objective lens 45, and a control unit 50 that controls them.

スキャンユニット60は、第1の実施形態のスキャンユニット20と同様の構成(ダイクロイックミラー21、XYガルバノスキャナ22、瞳投影レンズ23、共焦点レンズ31、共焦点ピンホール32、およびコリメートレンズ33)に加えて、コリメートレンズ33により平行光にされた標本Aからの光の一部または全部を分岐するダイクロイックミラー61,62と、ダイクロイックミラー61,62により分岐された標本Aからの光のうちレーザ光等の不要な成分を遮断するバリアフィルタ63,64と、バリアフィルタ63,64を透過してきた標本Aからの光をそれぞれ検出する光検出部65,66とを備えている。   The scan unit 60 has a configuration similar to that of the scan unit 20 of the first embodiment (dichroic mirror 21, XY galvano scanner 22, pupil projection lens 23, confocal lens 31, confocal pinhole 32, and collimating lens 33). In addition, the dichroic mirrors 61 and 62 that branch part or all of the light from the specimen A that has been collimated by the collimator lens 33, and the laser light among the light from the specimen A that has been branched by the dichroic mirrors 61 and 62. Barrier filters 63 and 64 that block unnecessary components such as light detectors, and light detectors 65 and 66 that detect light from the specimen A that has passed through the barrier filters 63 and 64, respectively.

分光ユニット70は、第1の実施形態のスキャンユニット20と同様に、コリメートレンズ33により平行光にされた標本Aからの光のうち光源装置10からのレーザ光等の不要な成分を遮断するノッチフィルタ34と、ノッチフィルタ34を透過してきた標本Aからの光を複数の波長帯域に分散する波長選択装置35と、波長選択装置35によりブラッグの反射条件を満たす波長帯域の光を検出する光検出部36とを備えている。   As in the scan unit 20 of the first embodiment, the spectroscopic unit 70 is a notch that blocks unnecessary components such as laser light from the light source device 10 among the light from the specimen A that has been collimated by the collimator lens 33. A filter 34, a wavelength selection device 35 that disperses light from the specimen A that has passed through the notch filter 34 into a plurality of wavelength bands, and light detection that detects light in a wavelength band that satisfies the Bragg reflection condition by the wavelength selection device 35. Part 36.

ダイクロイックミラー61,62は、検出する波長帯域によって、図示しない駆動機構により標本Aからの光の光路に挿脱されるようになっている。すなわち、光検出部65により標本Aからの光を検出する場合には、ダイクロイックミラー61を標本Aからの光の光路上に配置する。また、光検出部65により標本Aからの光を検出する場合には、ダイクロイックミラー61を標本Aからの光の光路上から外すとともに、ダイクロイックミラー62を標本Aからの光の光路上に配置する。また、光検出部36により標本Aからの光を検出する場合には、ダイクロイックミラー61,62を標本Aからの光の光路上から外す。   The dichroic mirrors 61 and 62 are inserted into and removed from the optical path of light from the specimen A by a drive mechanism (not shown) depending on the wavelength band to be detected. That is, when light from the sample A is detected by the light detection unit 65, the dichroic mirror 61 is disposed on the optical path of the light from the sample A. When the light detection unit 65 detects light from the sample A, the dichroic mirror 61 is removed from the optical path of the light from the sample A, and the dichroic mirror 62 is disposed on the optical path of the light from the sample A. . When the light from the specimen A is detected by the light detector 36, the dichroic mirrors 61 and 62 are removed from the optical path of the light from the specimen A.

あるいは、複数の光検出部により標本Aからの光を検出する場合には、ダイクロイックミラー61,62の少なくとも一方を標本Aからの光の光路上に配置する。例えば、ダイクロイックミラー61,62の両方を標本Aからの光の光路上に配置した場合には、光検出部65によりダイクロイックミラー61で反射された光を検出し、光検出部66によりダイクロイックミラー62で反射された光を検出し、光検出部36によりダイクロイックミラー61,62を透過した光を検出する。このようにすることで、3種類の蛍光色素を同時に検出することができる。   Alternatively, when light from the specimen A is detected by a plurality of light detection units, at least one of the dichroic mirrors 61 and 62 is disposed on the optical path of the light from the specimen A. For example, when both of the dichroic mirrors 61 and 62 are arranged on the optical path of the light from the sample A, the light reflected by the dichroic mirror 61 is detected by the light detection unit 65, and the dichroic mirror 62 is detected by the light detection unit 66. , And the light transmitted through the dichroic mirrors 61 and 62 is detected by the light detector 36. By doing in this way, three types of fluorescent dyes can be detected simultaneously.

上記構成を有する本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡2によれば、ダイクロイックミラー61,62を標本Aからの光の光路に挿脱することで、光検出部36,65,66のいずれか、あるいは光検出部36,65,66の複数で標本Aからの光を検出することができ、同時に多色の光を検出することができる。また、このような分光ユニット70をXYガルバノスキャナ22、光検出部65,66等を備えたスキャンユニット60に後付け可能な構成とすることで、明るくかつ安価な分光検出手段を容易に付加できる。すなわち、スキャンユニット60を備えたレーザ走査型顕微鏡2を、標本Aからの光を各蛍光波長帯域毎に対して効率よく検出することができ、波長分解能が高い多重染色標本の観察を行うようにアップグレードすることができる。   According to the laser scanning microscope 2 according to the present embodiment having the above-described configuration, by inserting / removing the dichroic mirrors 61 and 62 into / from the optical path of the light from the specimen A, any one of the light detection units 36, 65 and 66, Alternatively, light from the specimen A can be detected by a plurality of the light detection units 36, 65, and 66, and multicolor light can be detected at the same time. In addition, since such a spectroscopic unit 70 can be retrofitted to the scan unit 60 including the XY galvano scanner 22 and the light detection units 65 and 66, a bright and inexpensive spectroscopic detection means can be easily added. That is, the laser scanning microscope 2 provided with the scan unit 60 can efficiently detect the light from the specimen A for each fluorescence wavelength band, and observe the multiple stained specimen with high wavelength resolution. Can be upgraded.

なお、本実施形態において、標本Aからの光の一部を分岐する手段として、光路上に挿脱されるダイクロイックミラー61,62を用いたが、これに代えて、例えばミラーと素ガラスとを切り替えて光路上に配置する機構としてもよい。   In the present embodiment, the dichroic mirrors 61 and 62 inserted into and removed from the optical path are used as means for branching a part of the light from the specimen A. Instead of this, for example, a mirror and a raw glass are used. It is good also as a mechanism which switches and arrange | positions on an optical path.

〔第3の実施形態〕
次に、本発明の第3の実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡について、図面を参照して説明する。本実施形態のレーザ顕微鏡装置3が第1の実施形態のレーザ顕微鏡装置1と異なる点は、回折格子37を透過してきた光(0次光)を検出する検出ユニットを追加した点である。以下、本実施形態のレーザ顕微鏡装置3について、第1の実施形態のレーザ顕微鏡装置1と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
[Third Embodiment]
Next, a laser scanning microscope according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The laser microscope apparatus 3 of the present embodiment is different from the laser microscope apparatus 1 of the first embodiment in that a detection unit that detects light (0th-order light) transmitted through the diffraction grating 37 is added. Hereinafter, with respect to the laser microscope apparatus 3 of the present embodiment, description of points that are common to the laser microscope apparatus 1 of the first embodiment will be omitted, and different points will be mainly described.

本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡3は、図9に示されるように、レーザ光を射出する光源装置10と、光源装置10からのレーザ光を走査するスキャンユニット20と、スキャンユニット20からのレーザ光を導光する接続ユニット40(図示略)と、接続ユニット40により導光されたレーザ光を標本Aに照射するとともに標本Aからの光を集光する対物レンズ45(図示略)と、これらを制御する制御ユニット50とを備えている。   As shown in FIG. 9, the laser scanning microscope 3 according to this embodiment includes a light source device 10 that emits laser light, a scan unit 20 that scans laser light from the light source device 10, and a scan unit 20. A connection unit 40 (not shown) for guiding laser light, an objective lens 45 (not shown) for irradiating the sample A with the laser light guided by the connection unit 40 and condensing the light from the sample A; And a control unit 50 for controlling them.

スキャンユニット20は、光源装置10からのレーザ光を標本Aに照射する照射光学系25と、標本Aからの光を検出する検出光学系30とを備えている。
照射光学系25は、第1の実施形態と同様に、ダイクロイックミラー21と、XYガルバノスキャナ22と、瞳投影レンズ23とを備えている。
The scan unit 20 includes an irradiation optical system 25 that irradiates the sample A with the laser light from the light source device 10 and a detection optical system 30 that detects the light from the sample A.
The irradiation optical system 25 includes a dichroic mirror 21, an XY galvano scanner 22, and a pupil projection lens 23, as in the first embodiment.

検出光学系30は、第1の実施形態と同様の構成(共焦点レンズ31、共焦点ピンホール32、コリメートレンズ33、ノッチフィルタ34、波長選択装置35、および光検出部36)に加えて、回折格子37を透過してきた光(0次光)を検出する光検出部71とを備えている。   The detection optical system 30 has the same configuration as in the first embodiment (the confocal lens 31, the confocal pinhole 32, the collimating lens 33, the notch filter 34, the wavelength selection device 35, and the light detection unit 36). And a light detection unit 71 that detects light (0th order light) transmitted through the diffraction grating 37.

図10に示すように、回折格子37を入射光に対して垂直に配置すると、ほとんどの波長の光が0次光として通り抜けてくる。したがって、本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡3によれば、この0次光の射出方向に光検出部71を配置することで、光検出部71により広帯域の波長の光を一度に検出することができる。   As shown in FIG. 10, when the diffraction grating 37 is arranged perpendicular to the incident light, most wavelengths of light pass through as zero-order light. Therefore, according to the laser scanning microscope 3 according to the present embodiment, the light detection unit 71 is arranged in the emission direction of the zero-order light, so that the light detection unit 71 can detect light having a wide wavelength range at a time. Can do.

これにより、広帯域の光を一度に検出するモードと、透過型のVPH回折格子37による比較的狭い波長帯域(例えば10〜20nm)の光を検出するモードの両方を行うことができ、これらモードの切り換えを、回折格子37を回転駆動させるガルバノメータ38を用いて行うことができる。   Thus, both a mode for detecting broadband light at a time and a mode for detecting light in a relatively narrow wavelength band (for example, 10 to 20 nm) by the transmission type VPH diffraction grating 37 can be performed. The switching can be performed using a galvanometer 38 that rotationally drives the diffraction grating 37.

また、光検出部71により0次光を観察する場合は、ノッチフィルタ34の代わりに、例えば500〜600nmの透過帯域を持つ広帯域のバンドパスフィルタを設けることも有効である。
また、0次光を検出する光検出部71を利用して、ビデオAFをかけても良い。
また、光検出部71は、IR反射光でDICなどの検出を行っても良い。
When observing 0th order light by the light detection unit 71, it is also effective to provide a broadband bandpass filter having a transmission band of 500 to 600 nm, for example, instead of the notch filter 34.
Further, video AF may be applied using the light detection unit 71 that detects the 0th-order light.
Further, the light detection unit 71 may detect DIC or the like with IR reflected light.

[変形例]
以下に、本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡3の変形例について説明する。
本変形例においては、図11に示すように、光検出部71に代えて、回折格子37を透過する0次光を反射する反射ミラー72と、反射ミラー72により反射された0次光を光検出部36に向けて反射する反射ミラー73とを備えている。
[Modification]
Below, the modification of the laser scanning microscope 3 which concerns on this embodiment is demonstrated.
In this modified example, as shown in FIG. 11, instead of the light detection unit 71, the reflection mirror 72 that reflects the 0th order light that passes through the diffraction grating 37 and the 0th order light that is reflected by the reflection mirror 72 A reflection mirror 73 that reflects toward the detection unit 36 is provided.

本変形例に係るレーザ走査型顕微鏡によれば、回折格子37を透過する0次光を、反射ミラー(再入力手段)72,73により反射して光検出部36に導光することができる。これにより、高価なPMT等の光検出部を1個削減して、製造コストを低減することができる。   According to the laser scanning microscope according to this modification, the 0th-order light transmitted through the diffraction grating 37 can be reflected by the reflection mirrors (re-input means) 72 and 73 and guided to the light detection unit 36. As a result, one expensive photodetection unit such as PMT can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.

なお、本変形例に係るレーザ走査型顕微鏡において、1次光のみを検出する場合には、0次光が光検出部36に入らないように、回折格子37と反射ミラー72との間にシャッタを入れることとすれば良い。   In the laser scanning microscope according to this modification, when only the primary light is detected, a shutter is provided between the diffraction grating 37 and the reflection mirror 72 so that the zero-order light does not enter the light detection unit 36. You should put in.

〔第4の実施形態〕
次に、本発明の第4の実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡について、図面を参照して説明する。本実施形態のレーザ顕微鏡装置4が第1の実施形態のレーザ顕微鏡装置1と異なる点は、回折格子37を回転させるのではなく、回折格子37への入射角度を変化させる点である。以下、本実施形態のレーザ顕微鏡装置4について、第1の実施形態のレーザ顕微鏡装置1と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
[Fourth Embodiment]
Next, a laser scanning microscope according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The laser microscope apparatus 4 of the present embodiment is different from the laser microscope apparatus 1 of the first embodiment in that the incident angle to the diffraction grating 37 is changed instead of rotating the diffraction grating 37. Hereinafter, with respect to the laser microscope apparatus 4 of the present embodiment, description of points that are common to the laser microscope apparatus 1 of the first embodiment will be omitted, and different points will be mainly described.

本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡4は、図12に示されるように、レーザ光を射出する光源装置10と、光源装置10からのレーザ光を走査するスキャンユニット20と、スキャンユニット20からのレーザ光を導光する接続ユニット40(図示略)と、接続ユニット40により導光されたレーザ光を標本Aに照射するとともに標本Aからの光を集光する対物レンズ45(図示略)と、これらを制御する制御ユニット50とを備えている。   As shown in FIG. 12, the laser scanning microscope 4 according to this embodiment includes a light source device 10 that emits laser light, a scan unit 20 that scans laser light from the light source device 10, and a scan unit 20. A connection unit 40 (not shown) for guiding laser light, an objective lens 45 (not shown) for irradiating the sample A with the laser light guided by the connection unit 40 and condensing the light from the sample A; And a control unit 50 for controlling them.

スキャンユニット20は、光源装置10からのレーザ光を標本Aに照射する照射光学系25と、標本Aからの光を検出する検出光学系30とを備えている。
照射光学系25は、第1の実施形態と同様に、ダイクロイックミラー21と、XYガルバノスキャナ22と、瞳投影レンズ23とを備えている。
The scan unit 20 includes an irradiation optical system 25 that irradiates the sample A with the laser light from the light source device 10 and a detection optical system 30 that detects the light from the sample A.
The irradiation optical system 25 includes a dichroic mirror 21, an XY galvano scanner 22, and a pupil projection lens 23, as in the first embodiment.

検出光学系30は、第1の実施形態と同様の構成(共焦点レンズ31、共焦点ピンホール32、コリメートレンズ33、ノッチフィルタ34、回折格子37、および光検出部36)の他、ノッチフィルタ34を透過してきた標本Aからの光を反射する反射ミラー75と、反射ミラー75を保持して反射ミラー75を入射光に直交する軸線回りに回転させるガルバノメータ76とを備えている。   The detection optical system 30 has the same configuration as the first embodiment (a confocal lens 31, a confocal pinhole 32, a collimator lens 33, a notch filter 34, a diffraction grating 37, and a light detection unit 36), and a notch filter. , And a galvanometer 76 that holds the reflection mirror 75 and rotates the reflection mirror 75 about an axis orthogonal to the incident light.

本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡4は、検出波長の中心に対する回折効率が最大となる入射角度を合わせる方法が他の実施形態とは異なり、回折格子37を回転させるのではなく、回折格子37の前段に配置した反射ミラー75をガルバノメータ76により回転させる。   Unlike the other embodiments, the laser scanning microscope 4 according to the present embodiment is different from the other embodiments in that the method of adjusting the incident angle at which the diffraction efficiency with respect to the center of the detection wavelength is maximized. The reflecting mirror 75 arranged in the previous stage is rotated by the galvanometer 76.

回折格子37は、ブラッグ反射する波長が最も回折効率が高くなるので、反射ミラー75と光検出部36を回折格子37に対して対称に配置することで、最大回折効率の光を検出することができる。   Since the diffraction grating 37 has the highest diffraction efficiency at the Bragg-reflected wavelength, the light with the maximum diffraction efficiency can be detected by arranging the reflection mirror 75 and the light detection unit 36 symmetrically with respect to the diffraction grating 37. it can.

本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡4によれば、反射ミラー75を回転させることにより、回折格子37を回転させる場合よりも高速な波長切換に対応することができる。また、回折効率が最大となる波長はブラッグ反射して光検出部36上の1点に集まるので、光検出部36の受光面積を小さくすることができる。   According to the laser scanning microscope 4 according to the present embodiment, by rotating the reflection mirror 75, it is possible to cope with wavelength switching that is faster than when the diffraction grating 37 is rotated. Further, the wavelength at which the diffraction efficiency is maximized is Bragg-reflected and gathered at one point on the light detection unit 36, so that the light receiving area of the light detection unit 36 can be reduced.

〔第5の実施形態〕
次に、本発明の第5の実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡について、図面を参照して説明する。本実施形態のレーザ顕微鏡装置5が第1の実施形態のレーザ顕微鏡装置1と異なる点は、標本からの光をノンディスキャン検出するノンディスキャン検出ユニット80を備える点である。以下、本実施形態のレーザ顕微鏡装置5について、第1の実施形態のレーザ顕微鏡装置1と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
[Fifth Embodiment]
Next, a laser scanning microscope according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The laser microscope apparatus 5 of the present embodiment is different from the laser microscope apparatus 1 of the first embodiment in that it includes a non-descan detection unit 80 that non-scan detects light from the specimen. Hereinafter, regarding the laser microscope apparatus 5 of the present embodiment, description of points that are the same as those of the laser microscope apparatus 1 of the first embodiment will be omitted, and different points will be mainly described.

本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡5は、図13に示されるように、レーザ光を射出する光源装置10と、光源装置10からのレーザ光を走査するスキャンユニット20と、スキャンユニット20からのレーザ光を導光する接続ユニット40と、接続ユニット40により導光されたレーザ光を標本Aに照射するとともに標本Aからの光を集光する対物レンズ45と、標本Aからの光をノンディスキャン検出するノンディスキャン検出ユニット80と、これらを制御する制御ユニット50とを備えている。   As shown in FIG. 13, the laser scanning microscope 5 according to the present embodiment includes a light source device 10 that emits laser light, a scan unit 20 that scans laser light from the light source device 10, and a scan unit 20. A connection unit 40 that guides the laser light, an objective lens 45 that irradiates the sample A with the laser light guided by the connection unit 40 and condenses the light from the sample A, and non-decodes the light from the sample A. A non-descan detection unit 80 for detecting the scan and a control unit 50 for controlling them are provided.

スキャンユニット20は、光源装置10からのレーザ光を標本Aに照射する照射光学系25と、標本Aからの光を検出する検出光学系30とを備えている。
照射光学系25は、第1の実施形態と同様に、ダイクロイックミラー21と、XYガルバノスキャナ22と、瞳投影レンズ23とを備えている。
The scan unit 20 includes an irradiation optical system 25 that irradiates the sample A with the laser light from the light source device 10 and a detection optical system 30 that detects the light from the sample A.
The irradiation optical system 25 includes a dichroic mirror 21, an XY galvano scanner 22, and a pupil projection lens 23, as in the first embodiment.

検出光学系30は、共焦点レンズ31と、共焦点ピンホール32と、コリメートレンズ33と、ノッチフィルタ34と、光検出部86とを備えている。
接続ユニット40は、結像レンズ41と、光源装置10からのレーザ光を反射する一方、標本Aからの光を透過するダイクロイックミラー87を備えている。
The detection optical system 30 includes a confocal lens 31, a confocal pinhole 32, a collimator lens 33, a notch filter 34, and a light detection unit 86.
The connection unit 40 includes an imaging lens 41 and a dichroic mirror 87 that reflects the laser light from the light source device 10 and transmits the light from the specimen A.

ノンディスキャン検出ユニット80は、ダイクロイックミラー87を透過した標本Aからの光から光源装置10からのレーザ光等をカットするIRカットフィルタ81と、結像レンズ82と、反射ミラー83と、瞳投影レンズ84と、回折格子37およびガルバノメータ38を有する波長選択装置35と、シリンドリカルレンズ39と、光検出部36とを備えている。   The non-descanning detection unit 80 includes an IR cut filter 81 that cuts laser light and the like from the light source device 10 from light from the specimen A that has passed through the dichroic mirror 87, an imaging lens 82, a reflection mirror 83, and pupil projection. A wavelength selector 35 having a lens 84, a diffraction grating 37 and a galvanometer 38, a cylindrical lens 39, and a light detector 36 are provided.

ここでは、上記構成を有するレーザ走査型顕微鏡5の詳細な構成について具体例を挙げて説明する。
本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡5は、多光子励起により生じた蛍光を、XYガルバノスキャナ22に戻さずノンディスキャン検出し、回折格子37を用いて、420〜700nmの波長帯域まで分光検出する。
Here, a detailed example of the detailed configuration of the laser scanning microscope 5 having the above configuration will be described.
The laser scanning microscope 5 according to the present embodiment non-scans the fluorescence generated by the multiphoton excitation without returning it to the XY galvano scanner 22, and spectrally detects the wavelength band of 420 to 700 nm using the diffraction grating 37. To do.

光源装置10から射出されるレーザ光は、標本Aに多光子励起を生じさせるIRパルスレーザであり、720〜1000nmまでの波長のチューニングが可能である。
XYガルバノスキャナ22の光軸と対物レンズ45の光軸との交点には、ダイクロイックミラー87が配置されている。
The laser light emitted from the light source device 10 is an IR pulse laser that causes multiphoton excitation in the specimen A, and can be tuned to a wavelength of 720 to 1000 nm.
A dichroic mirror 87 is disposed at the intersection of the optical axis of the XY galvano scanner 22 and the optical axis of the objective lens 45.

ダイクロイックミラー87は、光源装置10からのIRパルスレーザ光を反射し、400〜710nmの可視光を透過する特性を有している。
ダイクロイックミラー87の透過光路には、IRカットフィルタ81、結像レンズ82、反射ミラー83、瞳投影レンズ84、波長選択装置35、レンズ39、および光検出部36が配置されている。
The dichroic mirror 87 has a characteristic of reflecting IR pulse laser light from the light source device 10 and transmitting visible light of 400 to 710 nm.
In the transmission optical path of the dichroic mirror 87, an IR cut filter 81, an imaging lens 82, a reflection mirror 83, a pupil projection lens 84, a wavelength selection device 35, a lens 39, and a light detection unit 36 are arranged.

結像レンズ82と瞳投影レンズ84により、対物レンズ45の瞳は回折格子37に投影される。
回折格子37に入射する光は、瞳投影レンズ84により常に平行光となるが、XYガルバノスキャナ22による走査位置に応じて光軸に対する入射角度が変化する。
The pupil of the objective lens 45 is projected onto the diffraction grating 37 by the imaging lens 82 and the pupil projection lens 84.
The light incident on the diffraction grating 37 is always converted into parallel light by the pupil projection lens 84, but the incident angle with respect to the optical axis changes according to the scanning position by the XY galvano scanner 22.

具体的には、紙面内をX方向として走査による画像ピクセル数を512*512とすると、図14に示すように、画像左端(1ピクセル目)に対応する光線は符号91a、画像中心(256ピクセル目)に対応する光線は符号92a、画像右端(512ピクセル目)に対応する光線は符号93aのようになる。すなわち、XYガルバノスキャナ22による走査位置が、光軸中心から離れるに従って回折格子37に入射する光の入射角が大きくなる。   Specifically, assuming that the number of image pixels by scanning is 512 * 512 with the X direction in the paper, the light beam corresponding to the left end (first pixel) of the image is 91a and the image center (256 pixels) as shown in FIG. The light beam corresponding to the eye) is represented by reference numeral 92a, and the light beam corresponding to the right end of the image (512th pixel) is represented by reference numeral 93a. That is, the incident angle of the light incident on the diffraction grating 37 increases as the scanning position by the XY galvano scanner 22 moves away from the optical axis center.

この場合において、X方向の画像左端と右端にそれぞれ対応する光の回折格子37への入射角の差を、分光する波長の最短波長(本実施形態では420nm)と、最長波長(本実施形態では700nm)のブラッグの反射条件を満たす角度の差に合わせる。   In this case, the difference in the incident angle of the light corresponding to the left and right ends of the image in the X direction to the diffraction grating 37 is divided into the shortest wavelength (420 nm in this embodiment) and the longest wavelength (in this embodiment). (700 nm) to match the angle difference satisfying the Bragg reflection condition.

上記構成を有するレーザ走査型顕微鏡5の標本Aの観察方法について以下に説明する。
まず、図14に示すように、Xの画像右端(512ピクセル目)に対応する入射光93aが420nmの時に、ブラッグ反射する角度にVPH回折格子回転角(α1)を合わせてXYスキャンを行い、画像を取得する。この時、図15に示すように、画像右端(512ピクセル目)のデータを420nmのデータとして保存し、1〜511ピクセルのデータは廃棄する。
A method for observing the specimen A of the laser scanning microscope 5 having the above configuration will be described below.
First, as shown in FIG. 14, when the incident light 93a corresponding to the right end of the X image (512th pixel) is 420 nm, the VPH diffraction grating rotation angle (α1) is adjusted to the Bragg reflection angle, and an XY scan is performed. Get an image. At this time, as shown in FIG. 15, the data at the right end of the image (512th pixel) is stored as 420 nm data, and the data of 1 to 511 pixels are discarded.

その後、図16、図18、図20、図22に示すように、回折格子37の回転角を変化させながら、XY画像の取得を繰り返す。なお、各図の間に刻むVPH回折格子回転角αの可変ピッチは、必要な波長分解能に応じて決定すればよい。   Thereafter, as shown in FIGS. 16, 18, 20, and 22, XY image acquisition is repeated while changing the rotation angle of the diffraction grating 37. Note that the variable pitch of the VPH diffraction grating rotation angle α engraved between the drawings may be determined according to the required wavelength resolution.

図16は、画像中心(256ピクセル目)入射光92aが420nmの時にブラッグ反射するVPH回折格子回転角(α2)である。この場合には、図17に示すように、画像中心(256ピクセル目)のデータが420nm、画像右端(512ピクセル目)のデータを560nmのデータとして保存し、1〜255ピクセル目までのデータは廃棄する。   FIG. 16 shows the VPH diffraction grating rotation angle (α2) that is Bragg-reflected when the image center (256th pixel) incident light 92a is 420 nm. In this case, as shown in FIG. 17, the data at the center of the image (256th pixel) is 420 nm, the data at the right end of the image (512th pixel) is stored as 560 nm data, and the data up to the 1st to 255th pixels is Discard.

図18は、画像左端(1ピクセル目)入射光91aが420nmの時にブラッグ反射するVPH回折格子回転角(α3)である。この場合には、図19に示すように、画像左端(1ピクセル目)のデータが420nm、画像中心(256ピクセル目)のデータが560nm、画像右端(512ピクセル目)のデータを700nmのデータとして保存する。この場合には、廃棄するデータはない。   FIG. 18 shows the VPH diffraction grating rotation angle (α3) that is Bragg-reflected when the incident light 91a at the left end of the image (first pixel) is 420 nm. In this case, as shown in FIG. 19, data at the left end of the image (first pixel) is 420 nm, data at the center of the image (256th pixel) is 560 nm, and data at the right end of the image (512th pixel) is 700 nm. save. In this case, there is no data to discard.

図20は、画像左端(1ピクセル目)入射光が560nm(420nmと700nmの中間)の時にブラッグ反射するVPH回折格子回転角(α4)である。この場合には、図21に示すように、画像左端(1ピクセル目)のデータを560nmのデータとして保存し、画像中心(256ピクセル目)のデータを700nmのデータとして保存し、257〜512ピクセルのデータは廃棄する。   FIG. 20 shows the VPH diffraction grating rotation angle (α4) that is Bragg-reflected when the incident light at the left end of the image (first pixel) is 560 nm (intermediate between 420 nm and 700 nm). In this case, as shown in FIG. 21, data at the left end (first pixel) of the image is stored as 560 nm data, and data at the center of the image (256th pixel) is stored as 700 nm data, and 257 to 512 pixels are stored. Discard the data.

図22は、画像左端(1ピクセル目)の入射光が700nmの時にブラッグ反射するVPH回折格子回転角(α5)であり、画像左端(1ピクセル目)のデータを700nmのデータとして保存する。この場合には、図23に示すように、2〜512ピクセルのデータは廃棄する。   FIG. 22 shows the VPH diffraction grating rotation angle (α5) that is Bragg-reflected when the incident light at the left end (first pixel) of the image is 700 nm, and the data at the left end (first pixel) of the image is stored as 700 nm data. In this case, the data of 2 to 512 pixels is discarded as shown in FIG.

上記の標本Aの観察方法の動作をまとめた図が図24に示されている。
図24の矢印95に示すように、本実施形態に係るレーザ走査型顕微鏡5によれば、各取得画像のX方向において同一ピクセルのデータをまとめることで、ピクセル毎の420nm〜700nmの分光データが取得できる。
FIG. 24 shows a diagram summarizing the operation of the observation method of the specimen A described above.
As indicated by an arrow 95 in FIG. 24, according to the laser scanning microscope 5 according to the present embodiment, spectral data of 420 nm to 700 nm for each pixel is obtained by collecting data of the same pixel in the X direction of each acquired image. You can get it.

以上、本発明の各実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本発明を上記の各実施形態および各変形例に適用したものに限定されることなく、これらの実施形態および変形例を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定されるものではない。   As mentioned above, although each embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design changes and the like without departing from the gist of the present invention. . For example, the present invention is not limited to those applied to the above-described embodiments and modifications, and may be applied to embodiments in which these embodiments and modifications are appropriately combined, and is particularly limited. is not.

A 標本
1,2,3,4,5 レーザ走査型顕微鏡
10 光源装置
15 音響光学素子(波長選択手段)
20 スキャンユニット
22 XYガルバノスキャナ(走査部)
25 照射光学系
30 検出光学系
35 波長選択装置
36 光検出部
37 回折格子
38 ガルバノメータ(入射角度変更手段)
39 シリンドリカルレンズ(集光光学系)
40 接続ユニット
45 対物レンズ
50 制御ユニット
60 スキャンユニット(メインスキャンユニット)
70 分光ユニット
A Sample 1, 2, 3, 4, 5 Laser scanning microscope 10 Light source device 15 Acousto-optic element (wavelength selection means)
20 Scan unit 22 XY galvano scanner (scanning unit)
25 Irradiation optical system 30 Detection optical system 35 Wavelength selection device 36 Light detection unit 37 Diffraction grating 38 Galvanometer (incident angle changing means)
39 Cylindrical lens (Condensing optical system)
40 connection unit 45 objective lens 50 control unit 60 scan unit (main scan unit)
70 Spectrometer unit

Claims (19)

レーザ光を射出するレーザ光源と、
該レーザ光源から射出されたレーザ光を走査する走査部と、
該走査部により走査されたレーザ光を標本に照射する一方、前記標本からの光を集光する対物レンズと、
該対物レンズにより集光された前記標本からの光を複数の波長帯域に分散する透過型のVolume Phase Holographic(VPH)回折格子と、
該VPH回折格子により分散された光を検出する光検出部と、
前記標本からの光の前記VPH回折格子への入射角を変化させる入射角度変更手段とを備え、
前記入射角度変更手段は、前記光検出部により検出される複数の波長帯域の光がブラッグの反射条件をそれぞれ満たすように、前記標本からの光の前記VPH回折格子への入射角を、各検出波長帯域毎に変化させ
前記入射角度変更手段による前記標本からの光の入射角度の切り替えを前記走査部による走査に同期して行うレーザ走査型顕微鏡。
A laser light source for emitting laser light;
A scanning unit that scans the laser light emitted from the laser light source;
An objective lens for condensing the light from the specimen while irradiating the specimen with laser light scanned by the scanning unit;
A transmission-type Volume Phase Holographic (VPH) diffraction grating that disperses light from the specimen collected by the objective lens into a plurality of wavelength bands;
A light detection unit for detecting light dispersed by the VPH diffraction grating;
An incident angle changing means for changing an incident angle of light from the specimen to the VPH diffraction grating,
The incident angle changing means detects the incident angles of light from the specimen to the VPH diffraction grating so that light in a plurality of wavelength bands detected by the light detection unit satisfies Bragg reflection conditions, respectively. Change for each wavelength band ,
A laser scanning microscope in which the incident angle changing unit switches the incident angle of light from the specimen in synchronization with scanning by the scanning unit .
前記入射角度変更手段が、前記VPH回折格子による分散方向に直交する軸線回りに前記VPH回折格子を回転させる請求項1に記載のレーザ走査型顕微鏡。   2. The laser scanning microscope according to claim 1, wherein the incident angle changing unit rotates the VPH diffraction grating about an axis orthogonal to a dispersion direction by the VPH diffraction grating. 前記入射角度変更手段は、前記VPH回折格子に入射する検出光の角度を可変する反射ミラーであり、該反射ミラーと前記光検出部とが、前記VPH回折格子を挟んで略対称の位置に配置されている請求項1に記載のレーザ走査型顕微鏡。The incident angle changing means is a reflection mirror that varies the angle of detection light incident on the VPH diffraction grating, and the reflection mirror and the light detection unit are arranged at substantially symmetrical positions with the VPH diffraction grating in between. The laser scanning microscope according to claim 1. 前記光検出部により検出する波長帯域の中心波長に合わせて、前記入射角度変更手段を駆動させる制御部と、
前記入射角度変更手段の動作に同期して、前記レーザ光の波長を選択する波長選択手段とを備える請求項1から請求項3のいずれかに記載のレーザ走査型顕微鏡。
A control unit that drives the incident angle changing unit according to the center wavelength of the wavelength band detected by the light detection unit,
The laser scanning microscope according to any one of claims 1 to 3 , further comprising: a wavelength selecting unit that selects a wavelength of the laser light in synchronization with an operation of the incident angle changing unit.
等間隔ピッチで検出波長を時系列的に切り替えて画像を取得(λスキャン)し、
各前記画像において対応するピクセルの輝度変化を用いて、ピクセル毎の分光データを取得する請求項1から請求項3のいずれかに記載のレーザ走査型顕微鏡。
Switch the detection wavelength in time series at equal intervals to acquire images (λ scan),
The laser scanning microscope according to any one of claims 1 to 3, wherein spectral data for each pixel is acquired using a luminance change of a corresponding pixel in each of the images.
前記光検出部により検出される光の中心波長のピッチが、前記VPH回折格子の回折効率が50%における波長幅よりも狭く設定されている請求項5に記載のレーザ走査型顕微鏡。 The laser scanning microscope according to claim 5 , wherein the pitch of the center wavelength of the light detected by the light detection unit is set to be narrower than the wavelength width when the diffraction efficiency of the VPH diffraction grating is 50%. 前記VPH回折格子の回折効率が50%における波長幅が、複数の蛍光色素の蛍光スペクトルのうち、バンド幅が最も狭い蛍光スペクトルの半値幅よりも狭く設定されている請求項5に記載のレーザ走査型顕微鏡。   6. The laser scanning according to claim 5, wherein a wavelength width at a diffraction efficiency of 50% of the VPH diffraction grating is set to be narrower than a half-value width of a fluorescence spectrum having the narrowest bandwidth among fluorescence spectra of a plurality of fluorescent dyes. Type microscope. λスキャンの波長ピッチが、複数の蛍光色素のうちピーク波長の中心間隔が最も狭い間隔の半分以下に設定されている請求項5に記載のレーザ走査型顕微鏡。 6. The laser scanning microscope according to claim 5 , wherein the wavelength pitch of the [lambda] scan is set to a half or less of the narrowest interval among the plurality of fluorescent dyes. 前記走査部の主走査方向のライン毎に、前記入射角度変更手段による前記標本からの光の入射角度の切り替えを行う請求項1から請求項8のいずれかに記載のレーザ走査型顕微鏡。 The laser scanning microscope according to any one of claims 1 to 8 , wherein an incident angle of light from the specimen is switched by the incident angle changing unit for each line in the main scanning direction of the scanning unit. 前記VPH回折格子と前記VPH回折格子に入射する前記標本からの光の相対角度をブラッグの反射条件に合わせた場合における回折効率の逆数を、前記光検出部による検出データに波長毎に乗算する請求項1から請求項9のいずれかに記載のレーザ走査型顕微鏡。   The detection data obtained by the light detection unit is multiplied for each wavelength by the reciprocal of the diffraction efficiency when the relative angle of light from the VPH diffraction grating and the sample incident on the VPH diffraction grating matches Bragg reflection conditions. Item 10. The laser scanning microscope according to any one of Items 1 to 9. 前記VPH回折格子と前記光検出部との間に、前記VPH回折格子から分散される光を前記光検出部の有効受光面に集光する集光光学系を備える請求項1から請求項8のいずれかに記載のレーザ走査型顕微鏡。 9. The condensing optical system for condensing light dispersed from the VPH diffraction grating on an effective light receiving surface of the light detection unit between the VPH diffraction grating and the light detection unit . The laser scanning microscope according to any one of the above. 前記集光光学系が、前記分散方向にのみ前記標本からの光を集光するシリンドリカルレンズである請求項11に記載のレーザ走査型顕微鏡。   The laser scanning microscope according to claim 11, wherein the condensing optical system is a cylindrical lens that condenses light from the specimen only in the dispersion direction. 前記VPH回折格子、前記入射角度変更手段、および前記光検出部から構成される分光ユニットと、前記標本からの光のうち検出する波長を選択可能な検出系を含むメインスキャンユニットとを備え、
前記分光ユニットと前記メインスキャンユニットとが着脱可能に構成されている請求項
から請求項8のいずれかに記載のレーザ走査型顕微鏡。
A spectroscopic unit including the VPH diffraction grating, the incident angle changing unit, and the light detection unit, and a main scan unit including a detection system capable of selecting a wavelength to be detected from light from the sample,
The laser scanning microscope according to any one of claims 1 to 8, wherein the spectroscopic unit and the main scan unit are configured to be detachable.
前記VPH回折格子を直進する光(0次光)を検出する第2の光検出部を備える請求項1から請求項8のいずれかに記載のレーザ走査型顕微鏡。 The laser scanning microscope according to any one of claims 1 to 8, further comprising a second light detection unit that detects light (0th-order light) that travels straight through the VPH diffraction grating. 前記VPH回折格子を直進する光(0次光)を、前記光検出部に再入力する再入力手段を備える請求項1から請求項8のいずれかに記載のレーザ走査型顕微鏡。 9. The laser scanning microscope according to claim 1, further comprising a re-input unit that re-inputs light (zero-order light) that travels straight through the VPH diffraction grating into the light detection unit. 前記光検出部が、ノンディスキャン検出器であり、
前記入射角度変更手段により前記VPH回折格子への入射角を変化させながら、前記ノンディスキャン検出器により前記標本からの光から複数の画像を生成し、該複数の画像間のピクセルデータを結合する請求項1に記載のレーザ走査型顕微鏡。
The light detection unit is a non-scan detector;
While changing the incident angle to the VPH diffraction grating by the incident angle changing means, the non-descan detector generates a plurality of images from the light from the sample and combines pixel data between the plurality of images. The laser scanning microscope according to claim 1.
レーザ光を射出するレーザ光源と、A laser light source for emitting laser light;
該レーザ光源から射出されたレーザ光を走査する走査部と、  A scanning unit that scans the laser light emitted from the laser light source;
該走査部により走査されたレーザ光を標本に照射する一方、前記標本からの光を集光する対物レンズと、  An objective lens for condensing the light from the specimen while irradiating the specimen with laser light scanned by the scanning unit;
該対物レンズにより集光された前記標本からの光を複数の波長帯域に分散する透過型のVolume Phase Holographic(VPH)回折格子と、  A transmission-type Volume Phase Holographic (VPH) diffraction grating that disperses light from the specimen collected by the objective lens into a plurality of wavelength bands;
該VPH回折格子により分散された光を検出する光検出部と、  A light detection unit for detecting light dispersed by the VPH diffraction grating;
前記標本からの光の前記VPH回折格子への入射角を変化させる入射角度変更手段とを備え、  An incident angle changing means for changing an incident angle of light from the specimen to the VPH diffraction grating,
前記入射角度変更手段は、前記光検出部により検出される複数の波長帯域の光がブラッグの反射条件をそれぞれ満たすように、前記標本からの光の前記VPH回折格子への入射角を、各検出波長帯域毎に変化させ、  The incident angle changing means detects the incident angles of light from the specimen to the VPH diffraction grating so that light in a plurality of wavelength bands detected by the light detection unit satisfies Bragg reflection conditions, respectively. Change for each wavelength band,
前記VPH回折格子と前記VPH回折格子に入射する前記標本からの光の相対角度をブラッグの反射条件に合わせた場合における回折効率の逆数を、前記光検出部による検出データに波長毎に乗算するレーザ走査型顕微鏡。  Laser that multiplies detection data by the light detection unit for each wavelength when the relative angle of light from the VPH diffraction grating and the sample incident on the VPH diffraction grating matches Bragg reflection conditions. Scanning microscope.
レーザ光を射出するレーザ光源と、  A laser light source for emitting laser light;
該レーザ光源から射出されたレーザ光を走査する走査部と、  A scanning unit that scans the laser light emitted from the laser light source;
該走査部により走査されたレーザ光を標本に照射する一方、前記標本からの光を集光する対物レンズと、  An objective lens for condensing the light from the specimen while irradiating the specimen with laser light scanned by the scanning unit;
該対物レンズにより集光された前記標本からの光を複数の波長帯域に分散する透過型のVolume Phase Holographic(VPH)回折格子と、  A transmission-type Volume Phase Holographic (VPH) diffraction grating that disperses light from the specimen collected by the objective lens into a plurality of wavelength bands;
該VPH回折格子により分散された光を検出する光検出部と、  A light detection unit for detecting light dispersed by the VPH diffraction grating;
前記標本からの光の前記VPH回折格子への入射角を変化させる入射角度変更手段と、  An incident angle changing means for changing an incident angle of the light from the specimen to the VPH diffraction grating;
前記VPH回折格子、前記入射角度変更手段、および前記光検出部から構成される分光ユニットと、前記標本からの光のうち検出する波長を選択可能な検出系を含むメインスキャンユニットとを備え、A spectroscopic unit including the VPH diffraction grating, the incident angle changing unit, and the light detection unit, and a main scan unit including a detection system capable of selecting a wavelength to be detected from light from the sample,
前記分光ユニットと前記メインスキャンユニットとが着脱可能に構成され、  The spectroscopic unit and the main scan unit are configured to be detachable,
前記入射角度変更手段は、前記光検出部により検出される複数の波長帯域の光がブラッグの反射条件をそれぞれ満たすように、前記標本からの光の前記VPH回折格子への入射角を、各検出波長帯域毎に変化させるレーザ走査型顕微鏡。  The incident angle changing means detects the incident angles of light from the specimen to the VPH diffraction grating so that light in a plurality of wavelength bands detected by the light detection unit satisfies Bragg reflection conditions, respectively. A laser scanning microscope that changes for each wavelength band.
レーザ光を射出するレーザ光源と、  A laser light source for emitting laser light;
該レーザ光源から射出されたレーザ光を走査する走査部と、  A scanning unit that scans the laser light emitted from the laser light source;
該走査部により走査されたレーザ光を標本に照射する一方、前記標本からの光を集光する対物レンズと、  An objective lens for condensing the light from the specimen while irradiating the specimen with laser light scanned by the scanning unit;
該対物レンズにより集光された前記標本からの光を複数の波長帯域に分散する透過型のVolume Phase Holographic(VPH)回折格子と、  A transmission-type Volume Phase Holographic (VPH) diffraction grating that disperses light from the specimen collected by the objective lens into a plurality of wavelength bands;
該VPH回折格子により分散された光を検出する光検出部と、  A light detection unit for detecting light dispersed by the VPH diffraction grating;
前記標本からの光の前記VPH回折格子への入射角を変化させる入射角度変更手段とを備え、  An incident angle changing means for changing an incident angle of light from the specimen to the VPH diffraction grating,
前記光検出部が、ノンディスキャン検出器であり、  The light detection unit is a non-scan detector;
前記入射角度変更手段は、前記光検出部により検出される複数の波長帯域の光がブラッグの反射条件をそれぞれ満たすように、前記標本からの光の前記VPH回折格子への入射角を、各検出波長帯域毎に変化させ、  The incident angle changing means detects the incident angles of light from the specimen to the VPH diffraction grating so that light in a plurality of wavelength bands detected by the light detection unit satisfies Bragg reflection conditions, respectively. Change for each wavelength band,
前記入射角度変更手段により前記VPH回折格子への入射角を変化させながら、前記ノンディスキャン検出器により前記標本からの光から複数の画像を生成し、該複数の画像間のピクセルデータを結合するレーザ走査型顕微鏡。  While changing the incident angle to the VPH diffraction grating by the incident angle changing means, the non-descan detector generates a plurality of images from the light from the sample and combines pixel data between the plurality of images. Laser scanning microscope.
JP2010140789A 2010-06-21 2010-06-21 Laser scanning microscope Active JP5541978B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010140789A JP5541978B2 (en) 2010-06-21 2010-06-21 Laser scanning microscope

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010140789A JP5541978B2 (en) 2010-06-21 2010-06-21 Laser scanning microscope

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2012003196A JP2012003196A (en) 2012-01-05
JP2012003196A5 JP2012003196A5 (en) 2013-06-06
JP5541978B2 true JP5541978B2 (en) 2014-07-09

Family

ID=45535198

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010140789A Active JP5541978B2 (en) 2010-06-21 2010-06-21 Laser scanning microscope

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5541978B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108227059A (en) * 2016-12-09 2018-06-29 徕卡显微系统复合显微镜有限公司 Optical devices at least one spectral selection component
US11269122B2 (en) 2016-12-09 2022-03-08 Leica Microsystems Cms Gmbh Optical device having at least one spectrally selective component

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013200329A (en) * 2012-03-23 2013-10-03 Nikon Corp Microscope system
LU92740B1 (en) * 2015-06-11 2016-12-12 Leica Microsystems SCAN MICROSCOPE
KR101909599B1 (en) * 2016-02-26 2018-10-19 프리시젼바이오 주식회사 Diagnostic apparatus for immunoassay
JP2017219400A (en) * 2016-06-07 2017-12-14 オリンパス株式会社 Laser microscope
JP7130628B2 (en) * 2016-09-16 2022-09-05 ライカ マイクロシステムズ シーエムエス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング optical microscope
CN115909868B (en) * 2022-10-20 2024-11-22 中国人民解放军国防科技大学 A multifunctional optical interference diffractometer
JP7831355B2 (en) * 2023-03-09 2026-03-17 株式会社デンソー Spectrometer and sample analysis system

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000199855A (en) * 1998-11-02 2000-07-18 Olympus Optical Co Ltd Scanning type optical microscopic device
DE10038049A1 (en) * 2000-08-02 2002-02-14 Leica Microsystems Optical arrangement for the selection and detection of the spectral range of a light beam
JP2002236257A (en) * 2001-02-13 2002-08-23 Dainippon Printing Co Ltd Multicolor confocal microscope
JP3576538B2 (en) * 2002-06-11 2004-10-13 独立行政法人理化学研究所 Grism
JP4633386B2 (en) * 2004-05-25 2011-02-16 オリンパス株式会社 Scanning laser microscope and data acquisition method using the same
JP2006010406A (en) * 2004-06-23 2006-01-12 Olympus Corp Fluorescence detector
JP4312775B2 (en) * 2006-04-18 2009-08-12 韓国科学技術院 Real-time confocal microscope using dispersive optics

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108227059A (en) * 2016-12-09 2018-06-29 徕卡显微系统复合显微镜有限公司 Optical devices at least one spectral selection component
US11269122B2 (en) 2016-12-09 2022-03-08 Leica Microsystems Cms Gmbh Optical device having at least one spectrally selective component
CN108227059B (en) * 2016-12-09 2022-04-08 徕卡显微系统复合显微镜有限公司 Optical device with at least one spectrally selective component

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012003196A (en) 2012-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5541978B2 (en) Laser scanning microscope
EP3465157B1 (en) Systems and methods for 4-d hyperspectral imaging
US10365218B2 (en) Systems and methods for 4-D hyperspectral imaging
JP4869734B2 (en) Multi-photon excitation scanning laser microscope
JP5945400B2 (en) Detection optical system and scanning microscope
US10310243B2 (en) Device and method for multispot scanning microscopy
JP4521155B2 (en) Microscope image processing device
WO2019230878A1 (en) Fluorescence observation device and fluorescence observation method
EP2395380B1 (en) Scanning microscope
US8922776B2 (en) Confocal laser scanning microscope and a method for investigating a sample
US9404867B2 (en) Luminescence microscopy
JP2012003196A5 (en)
US20190361213A1 (en) Light microscope
JP4646506B2 (en) Laser scanning microscope
CN120359447A (en) Microscope
JP6192397B2 (en) Laser microscope
JP4331454B2 (en) Scanning laser microscope
JP5371362B2 (en) Laser microscope equipment
JP2017219400A (en) Laser microscope
JP4311936B2 (en) Laser scanning microscope
JP6257156B2 (en) Microscope equipment
JP2004361201A (en) Microspectroscope
JP5583515B2 (en) Laser microscope illumination device and laser microscope
JP2005351703A (en) Scanning laser microscope, and detection wavelength range setting method
JP4633386B2 (en) Scanning laser microscope and data acquisition method using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130419

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130419

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140116

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140121

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140320

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: 20140415

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140502

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5541978

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R371 Transfer withdrawn

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R371 Transfer withdrawn

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250