JP2006220994A - Observation system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、観察システムに関するものである。 The present invention relates to an observation system.
従来、医学、生物学等の分野においては、細胞や組織などの状態を観察する際に、落射蛍光顕微鏡や、瞳変調顕微鏡(位相差顕微鏡)等が使用されている。
また、落射蛍光観察と位相差観察とを切り替えて行う顕微鏡装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
Conventionally, in the fields of medicine, biology, and the like, an epifluorescence microscope, a pupil modulation microscope (phase contrast microscope), and the like are used to observe the state of cells and tissues.
There is also known a microscope apparatus that switches between epifluorescence observation and phase difference observation (see, for example, Patent Document 1).
この顕微鏡装置は、蛍光観察用の励起用光源と、位相差観察用の透過照明光源とを備え、励起用光源から発せられた励起光を標本に入射させて蛍光を発生させ、発生した蛍光を検出する蛍光観察光学系と、透過照明光源から発せられた光を標本に入射させて位相差観察を行う位相差観察光学系とを備えている。
そして、蛍光観察時には、励起用光源を作動させて励起光を標本に入射させ、標本から発せられる蛍光を接眼レンズまたは撮像装置で観察する一方、位相差観察時には、透過照明光源を作動させ、標本を透過してきた光を接眼レンズまたは撮像装置で観察するようになっている。これにより、蛍光観察または位相差観察のいずれかを選択して観察することができる。
During fluorescence observation, the excitation light source is activated to cause excitation light to enter the sample, and the fluorescence emitted from the sample is observed with an eyepiece or an imaging device, while during phase difference observation, the transmitted illumination light source is activated, The light transmitted through the lens is observed with an eyepiece lens or an imaging device. Thereby, either fluorescence observation or phase difference observation can be selected and observed.
しかしながら、特許文献1の顕微鏡装置では、蛍光観察と位相差観察とを同時に行うことができない。
蛍光観察は、試料に標識した蛍光色素または蛍光タンパク質そのものの蛍光シグナルを観察する方法であり、観察対象を特異的に検出し、可視化するのに適している。一方、位相差観察は、細胞等のような透明な物体の位相分布をコントラストに変える観察法であり、細胞内の微細構造や外部形態を可視化できる観察法である。これにより、位相差観察は、例えば、細胞活性のような細胞の状態を観測するのに適している。これらの観察法の適用の仕方として、例えば、細胞から発せられる蛍光に変化が生じたときに、細胞の状態を確認する場合には、蛍光観察と並行して位相差観察を行うことがある。また、標本中の一部から局部的に蛍光が発せられるときに、標本全体のどの位置から蛍光が発せられているのか観察する場合においても、蛍光観察と並行して位相差観察を行うことがある。
However, the microscope apparatus of Patent Document 1 cannot perform fluorescence observation and phase difference observation at the same time.
Fluorescence observation is a method of observing a fluorescent signal of a fluorescent dye or fluorescent protein itself labeled on a sample, and is suitable for specifically detecting and visualizing an observation target. On the other hand, phase difference observation is an observation method that changes the phase distribution of a transparent object such as a cell into contrast, and is an observation method that can visualize the fine structure and external form in a cell. Thereby, the phase difference observation is suitable for observing a cell state such as cell activity. As a method of applying these observation methods, for example, when the state of a cell is confirmed when a change occurs in fluorescence emitted from the cell, phase difference observation may be performed in parallel with the fluorescence observation. In addition, when the fluorescence is emitted locally from a part of the specimen, the phase difference observation can be performed in parallel with the fluorescence observation even when observing from which position of the whole specimen the fluorescence is emitted. is there.
これらの用途に対して、特許文献1の顕微鏡装置では、蛍光観察光学系と位相差観察光学系とを切り替える必要があるため、多量の標本に対して蛍光観察と位相差観察の双方を短時間で行うことは困難であった。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、位相差観察等の瞳変調観察と蛍光観察とを同時に行うことを可能とする観察システムを提供することを目的としている。
For these applications, in the microscope apparatus of Patent Document 1, since it is necessary to switch between the fluorescence observation optical system and the phase difference observation optical system, both the fluorescence observation and the phase difference observation are performed for a large amount of specimens in a short time. It was difficult to do with.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an observation system capable of simultaneously performing pupil modulation observation such as phase difference observation and fluorescence observation.
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、励起光を出射する励起用光源と、該励起用光源から発せられた励起光を標本に照射させる対物レンズと、標本から発せられ対物レンズを介して戻る蛍光を励起光から分岐するダイクロイックミラーと、分岐された蛍光を結像させる第1の結像レンズと、該第1の結像レンズの結像位置に配置される第1の撮像素子と、前記標本を挟んで前記対物レンズとは反対側に配置された透過照明光源と、前記対物レンズの瞳位置あるいはその共役な位置に配置された位相膜および吸収膜と、前記透過照明光源と前記標本との間に配置され、蛍光波長域外に透過のピークを有する第1の光学変調部材と、該第1の光学変調部材を透過して標本に入射され、対物レンズを通過した光を選択的に分岐する第2の光学変調部材と、該第2の光学変調部材により分岐された光を結像させる第2の結像レンズと、該第2の結像レンズの結像位置に配置される第2の撮像素子とを備える観察システムを提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The present invention provides an excitation light source that emits excitation light, an objective lens that irradiates a specimen with excitation light emitted from the excitation light source, and a fluorescence that is emitted from the specimen and returns via the objective lens is branched from the excitation light. A dichroic mirror; a first imaging lens that forms an image of the branched fluorescence; a first imaging element that is disposed at an imaging position of the first imaging lens; and the objective lens with the sample interposed therebetween A transmission illumination light source disposed on the opposite side of the objective lens, a phase film and an absorption film disposed at the pupil position of the objective lens or a conjugate position thereof, and the transmission illumination light source disposed between the transmission illumination light source and the specimen. A first optical modulation member having a transmission peak outside the wavelength band, and a second optical modulation member that selectively passes through the first optical modulation member, enters the sample, and passes through the objective lens. And the second optical modulation unit Providing a second imaging lens for forming the light branched, an observation system and a second imaging device located on the imaging position of the second imaging lens by.
本発明によれば、励起用光源から発せられた励起光が対物レンズを介して標本に照射されると、標本に含有されている蛍光物質が励起されて蛍光が発生する。標本から発せられた蛍光は対物レンズを介して戻り、ダイクロイックミラーによって励起光から分岐させられる。そして、励起光から分岐された蛍光は第1の結像レンズによって結像され、その結像位置に配置されている第1の撮像素子により蛍光画像として取得されることになる。 According to the present invention, when the excitation light emitted from the excitation light source is irradiated to the specimen through the objective lens, the fluorescent substance contained in the specimen is excited to generate fluorescence. Fluorescence emitted from the specimen returns through the objective lens and is branched from the excitation light by the dichroic mirror. Then, the fluorescence branched from the excitation light is imaged by the first imaging lens, and is acquired as a fluorescence image by the first imaging device arranged at the imaging position.
一方、透過照明光源から発せられた光は第1の光学変調部材を通過させられることにより、蛍光波長とは異なる波長の光のみが標本に入射させられる。そして、標本を透過し、対物レンズによって集光された光は、対物レンズの瞳位置あるいはその共役な位置に配置されている位相膜および吸収膜を通過させられることで、直接光が位相変調および強度変調させられる。その後、第2の光学変調部材に入射されることにより、波長の異なる他の光から分岐させられる。そして、分岐された光は第2の結像レンズにより結像され、その結像位置に配置されている第2の撮像素子において回折光と直接光とを干渉させて位相差画像として取得されることになる。 On the other hand, the light emitted from the transmitted illumination light source is allowed to pass through the first optical modulation member, so that only light having a wavelength different from the fluorescence wavelength is incident on the sample. The light transmitted through the sample and collected by the objective lens is passed through the phase film and the absorption film disposed at the pupil position of the objective lens or its conjugate position, so that the direct light is phase-modulated and Intensity modulated. After that, the light is incident on the second optical modulation member to be branched from other light having different wavelengths. Then, the branched light is imaged by the second imaging lens, and is acquired as a phase difference image by causing the diffracted light and the direct light to interfere with each other in the second imaging element disposed at the imaging position. It will be.
このように、本発明によれば、蛍光観察と位相差観察との波長帯域を異ならせることによって、別個の結像光路を設けることができ、蛍光画像と位相差画像とを同時に取得することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide separate imaging optical paths by differentiating the wavelength bands of the fluorescence observation and the phase difference observation, and to acquire the fluorescence image and the phase difference image at the same time. It becomes possible.
上記発明においては、前記ダイクロイックミラーが、励起光および第1の光学変調部材を透過した光を蛍光から分岐させ、前記第2の光学変調部材が、前記ダイクロイックミラーと励起用光源との間に配置されていることとしてもよい。
このように構成することで、励起用光源からの励起光および第1の光学変調部材を透過した透過照明光源からの光が、ダイクロイックミラーによって蛍光から分岐される。
In the above invention, the dichroic mirror branches the excitation light and the light transmitted through the first optical modulation member from the fluorescence, and the second optical modulation member is disposed between the dichroic mirror and the excitation light source. It is good also as being done.
With this configuration, the excitation light from the excitation light source and the light from the transmitted illumination light source transmitted through the first optical modulation member are branched from the fluorescence by the dichroic mirror.
すなわち、励起用光源から発せられた励起光は、ダイクロイックミラーを透過し、または反射されて対物レンズに向かう光路内に入り、対物レンズを介して標本に照射される。標本において発せられた蛍光は、対物レンズを介して励起光の入射光路を戻る。また、透過照明光源からの光は、第1の光学変調部材を通過させられた後に標本を通過して対物レンズに入射され、これも励起光の入射光路を辿る。そして、ダイクロイックミラーに入射されることで、第1の光学変調部材を通過した光は、励起用光源の方向に指向され、蛍光から分離される。その後、第1の光学変調部材を通過した光は、ダイクロイックミラーと励起用光源との間に配置されている第2の光学変調部材に入射されることで、励起光の入射光路から分岐させられて第2の結像レンズを介した後、第2の撮像素子により撮像されることになる。
このように、本発明によれば、位相差観察用の光路と励起光の入射光路とを部分的に兼用させることができ、光学系の全長を短縮し、小型化を図ることが可能となる。
That is, the excitation light emitted from the excitation light source passes through the dichroic mirror or is reflected and enters the optical path toward the objective lens, and is irradiated onto the sample via the objective lens. The fluorescence emitted from the sample returns to the incident light path of the excitation light through the objective lens. Further, the light from the transmitted illumination light source passes through the sample after passing through the first optical modulation member, and enters the objective lens, and this also follows the incident light path of the excitation light. Then, by being incident on the dichroic mirror, the light that has passed through the first optical modulation member is directed toward the excitation light source and separated from the fluorescence. Thereafter, the light that has passed through the first optical modulation member is incident on the second optical modulation member disposed between the dichroic mirror and the excitation light source, and is branched from the incident optical path of the excitation light. Then, after passing through the second imaging lens, an image is taken by the second image sensor.
As described above, according to the present invention, the optical path for phase difference observation and the incident optical path of the excitation light can be partially used, and the overall length of the optical system can be shortened and the size can be reduced. .
また、上記発明においては、前記吸収膜が、前記第2の光学変調部材と前記第2の結像レンズとの間に配置されていることが好ましい。
吸収膜を通過する際に光の強度が低下することになるため、位相差観察用の光を第2の光学変調部材によって蛍光観察用の光から分岐した後に吸収膜を通過させることにより、蛍光観察用の光の強度の低下を防止して、明るい蛍光画像を得ることができる。
Moreover, in the said invention, it is preferable that the said absorption film is arrange | positioned between the said 2nd optical modulation member and the said 2nd imaging lens.
Since the intensity of light decreases when passing through the absorption film, the light for phase difference observation is branched from the light for fluorescence observation by the second optical modulation member and then passed through the absorption film, thereby allowing fluorescence. A bright fluorescent image can be obtained by preventing a decrease in the intensity of light for observation.
また、上記発明においては、前記第1の光学変調部材が、蛍光波長より長波長側の光を透過することとしてもよい。
標本として細胞等の生物を観察する場合に、光の照射による活性酸素の発生等によって、標本が早期に劣化する不都合がある。位相差観察用の光を蛍光波長より長波長側にすることで、より毒性の少ない光を標本に照射して、標本を健全な状態に維持することができる。
特に、前記第1の光学変調部材が、700nm以上の光を透過することとしてもよい。
In the above invention, the first optical modulation member may transmit light having a wavelength longer than the fluorescence wavelength.
When observing a living organism such as a cell as a specimen, there is an inconvenience that the specimen deteriorates early due to generation of active oxygen due to light irradiation. By making the phase difference observation light longer than the fluorescence wavelength, the specimen can be kept in a healthy state by irradiating the specimen with less toxic light.
In particular, the first optical modulation member may transmit light of 700 nm or more.
また、上記発明においては、前記第1の光学変調部材が、蛍光波長より長波長側の第1の波長帯域の光を透過し、前記対物レンズとダイクロイックミラーとの間に、第1の波長帯域以上の波長の光を選択的に分岐する第3の光学変調部材を備え、前記第2の光学変調部材が、前記第3の光学変調部材と前記第2の結像レンズとの間に配置され、該第2の光学変調部材により分岐された第1の波長帯域より長波長側の光を用いてフォーカス位置を検出するフォーカス検出装置を備えることとしてもよい。 In the above invention, the first optical modulation member transmits light in the first wavelength band longer than the fluorescence wavelength, and the first wavelength band is interposed between the objective lens and the dichroic mirror. A third optical modulation member that selectively branches the light having the above wavelength; and the second optical modulation member is disposed between the third optical modulation member and the second imaging lens. A focus detection device that detects a focus position using light having a wavelength longer than the first wavelength band branched by the second optical modulation member may be provided.
フォーカス検出装置の作動により、第1の波長帯域より長波長側の光が第2の光学変調部材および第3の光学変調部材を介して対物レンズに向かう光路に入射させられる。そして、フォーカス検出用の光は、対物レンズを介して標本に照射され、標本において反射されることによって同一光路を戻りフォーカス検出装置に検出される。これにより、フォーカス位置が検出される。一方、位相差観察用の光は、標本を通過した後に第3の光学変調部材によって蛍光から分岐され、フォーカス検出用の光路と同一経路を辿り、第2の光学変調部材によってフォーカス検出用の光から分岐させられて第2の結像レンズによって結像され第2の撮像素子により撮像されることになる。
このように、本発明によれば、位相差観察用の光路とフォーカス検出用の光路とを部分的に兼用させることができ、光学系の全長を短縮し、小型化を図ることが可能となる。
また、フォーカス検出用の光としても、毒性の少ない光を標本に照射することができ、標本を健全な状態に維持することができる。
By the operation of the focus detection device, light having a wavelength longer than the first wavelength band is incident on the optical path toward the objective lens via the second optical modulation member and the third optical modulation member. Then, the focus detection light is applied to the specimen through the objective lens, and is reflected by the specimen to return to the same optical path and be detected by the focus detection device. Thereby, the focus position is detected. On the other hand, the light for phase difference observation is branched from the fluorescence by the third optical modulation member after passing through the sample, follows the same path as the optical path for focus detection, and the light for focus detection by the second optical modulation member. And the image is formed by the second imaging lens and imaged by the second imaging element.
As described above, according to the present invention, the optical path for phase difference observation and the optical path for focus detection can be partially used, and the overall length of the optical system can be shortened and the size can be reduced. .
Further, as the light for focus detection, the sample can be irradiated with light having less toxicity, and the sample can be maintained in a healthy state.
上記発明においては、前記吸収膜が、前記第2の光学変調部材と前記第2の結像レンズとの間に配置されていることとしてもよい。
吸収膜による蛍光観察用の光の強度の低下を防止して、明るい蛍光画像を得ることができる。
また、上記発明においては、前記第1の光学変調部材が、700nm以上の光を透過することとしてもよい。
In the above invention, the absorption film may be disposed between the second optical modulation member and the second imaging lens.
A bright fluorescent image can be obtained by preventing a decrease in the intensity of light for fluorescence observation by the absorption film.
In the above invention, the first optical modulation member may transmit light of 700 nm or more.
本発明によれば、蛍光観察と位相差観察等の瞳変調観察とを同時に行うことができ、多量の標本に対して蛍光観察と位相差観察の双方を短時間で行うことができるという効果を奏する。 According to the present invention, fluorescence observation and pupil modulation observation such as phase difference observation can be performed at the same time, and both fluorescence observation and phase difference observation can be performed in a short time on a large number of specimens. Play.
以下、本発明の第1の実施形態に係る観察システム1について、図1を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る観察システム1は、図1に示されるように、培養液W内に細胞等の標本Aを収容した透明なディッシュ2を搭載するステージ3と、該ステージ3の下方に近接して配置された対物レンズ4と、該対物レンズ4を介して標本Aに下方から照射する励起光L1を発生するための励起用光源5と、標本Aの上方から標本Aに光を照射する透過照明光源6と、標本Aにおいて発生した蛍光L2を撮像する第1の撮像素子7と、透過照明光源6から発せられ標本Aを通過した光L3を撮像する第2の撮像素子8とを備えている。
Hereinafter, the observation system 1 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the observation system 1 according to the present embodiment includes a
励起用光源5から対物レンズ4に向かう励起光L1の入射光路には、励起用光源5からの光を略平行光に変換する投光光学系9と、励起用光源5から発せられた光から励起光L1を発生させる励起フィルタ10と、該励起フィルタ10により発生された励起光L1を反射して偏向させ、対物レンズ4に向かう光路に入射させるダイクロイックミラー11とが配置されている。
投光光学系9は、例えば、励起用光源5からの光を集光するコレクタレンズ12と、開口絞り13と、視野絞り14と、集光レンズ15,16とから構成され、励起用光源5からの光を所定の光束径の略平行光にしてダイクロイックミラー11に入射させるようになっている。
In the incident optical path of the excitation light L 1 from the
The light projecting
また、透過照明光源6から標本Aに向かう入射光路には、透過照明光源6から発せられた光を集光させるコレクタレンズ17と、蛍光L2の波長帯域より長波長側の波長帯域の光L3のみを通過させ、他の波長帯域の光を遮断する第1の光学変調部材18と、該第1の光学変調部材18を通過した光L3の一部を通過させるリング状のスリットを有するリング絞り19と、該リング絞り19により絞られた光L3を標本Aに結像させるコンデンサレンズ20とが備えられている。
Further, in the incident optical path from the transmitted
また、対物レンズ4の瞳位置には、標本Aにおいて回折することなく透過した直接光の位相および強度を変調する位相膜および吸収膜21が備えられている。位相膜および吸収膜21は、標本Aにおいて回折した光については、変調させることなくそのまま通過させるように構成されている。
A phase film and an
対物レンズ4とダイクロイックミラー11との間には、第1の光学変調部材18を通過した光であって、蛍光L2の波長帯域よりも長波長側の波長帯域の光L3を反射して偏向させ、蛍光L2の波長帯域の光を通過させる第2の光学変調部材22と、該第2の光学変調部材22を通過してしまった長波長帯域の光を遮断するバリアフィルタ23とが配置されている。
Between the
ダイクロイックミラー11と第1の撮像素子7との間には、ダイクロイックミラー11を透過してしまった励起光L1を遮断する吸収フィルタ24と、ダイクロイックミラー11を透過した蛍光L2を集光して第1の撮像素子7に結像させる第1の結像レンズ25とが備えられている。
また、第2の光学変調部材22と第2の撮像素子8との間には、第2の光学変調部材22によって反射された光L3を集光して第2の撮像素子8に結像させる第2の結像レンズ26が備えられている。
Between the
Further, the
このように構成された本実施形態に係る観察システム1の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る観察システム1を用いて標本Aを観察するには、ステージ3上に標本Aを配置して、励起用光源5および透過照明光源6を作動させる。
励起用光源5から出射された光は投光光学系9を通過させられて略平行光とされ、励起フィルタ10を通過させられることによって、所定の波長帯域の励起光L1となってダイクロイックミラー11に入射させられる。ダイクロイックミラー11はこの波長帯域の励起光L1を反射するように構成されているので、励起光L1はダイクロイックミラー11によって反射され対物レンズ4に向かう入射光路に入射される。
The operation of the observation system 1 according to the present embodiment configured as described above will be described below.
In order to observe the specimen A using the observation system 1 according to the present embodiment, the specimen A is arranged on the
The light emitted from the
そして、励起光L1はバリアフィルタ23および第2の光学変調部材22を通過させられた後に対物レンズ4に入射され、該対物レンズ4によって集光させられてステージ3上の標本Aに照射される。
標本A内には予め含有あるいは注入された蛍光物質が存在するので、照射された励起光L1によって蛍光物質が励起され、蛍光L2が発せられる。
Then, the excitation light L1 passes through the
Since there is a fluorescent material previously contained or injected in the specimen A, the fluorescent material is excited by the irradiated excitation light L1, and fluorescence L2 is emitted.
標本Aにおいて発生した蛍光L2は、励起光L1の入射光路をたどって戻り、対物レンズ4、第2の光学変調部材22およびバリアフィルタ23を通過して、ダイクロイックミラー11に入射させられる。ダイクロイックミラー11は、蛍光L2を反射することなく通過させるように構成されているので、蛍光L2はダイクロイックミラー11を通過して第1の結像レンズ25によって集光され、第1の撮像素子7によって撮像されることになる。これにより、第1の撮像素子7により、蛍光画像が取得されることになる。ダイクロイックミラー11の後段には吸収フィルタ24が配置されているので、ダイクロイックミラー11を通過してしまった励起光L1が迷光となって第1の撮像素子7に入射されてしまうことを防止することができる。
The fluorescence L2 generated in the specimen A returns along the incident optical path of the excitation light L1, passes through the
一方、透過照明光源6から発せられた光は、コレクタレンズ17によって集光された後に第1の光学変調部材18を通過させられる。これにより、蛍光L2の波長帯域とは異なる波長帯域、特に、蛍光L2の波長帯域より長波長側の波長帯域(例えば、700nm以上)の光L3のみが第1の光学変調部材18を通過させられる。そして、リング絞り19を通過させられた後にコンデンサレンズ20によって集光され、ステージ3上の標本Aに結像される。
On the other hand, the light emitted from the transmitted
標本Aに照射された光L3の内、一部は標本Aにおいて回折することなくそのまま通過し(直接光)、他の一部は標本Aにおいて回折して通過し(回折光)、ステージ3の下方に配置されている対物レンズ4に入射させられる。対物レンズ4の瞳位置には位相膜および吸収膜21が設けられているので、直接光のみの位相および強度が変調され、集光された状態で第2の光学変調部材22に入射させられる。
Part of the light L3 irradiated to the specimen A passes through the specimen A without being diffracted (direct light), and the other part diffracts and passes through the specimen A (diffracted light). The light is incident on the
第2の光学変調部材22は、第1の光学変調部材18を通過した700nm以上の波長帯域の光L3のみを反射するように構成されているので、標本Aを透過してきた直接光および回折光を含む光L3が反射されて偏向される。そして、第2の結像レンズ26によって結像され、第2の撮像素子8により撮像される。これにより、第2の撮像素子8においては、直接光と回折光とが干渉して得られる位相差画像が取得されることになる。第2の光学変調部材22の後段にはバリアフィルタ23が配置されているので、第2の光学変調部材22によって反射されずに透過してしまった直接光および回折光がバリアフィルタ23によって遮断され、第1の撮像素子7に迷光となって到達することが防止される。
Since the second
このように、本実施形態に係る観察システム1によれば、蛍光観察と位相差観察とを異なる波長帯域において行うことにより、蛍光観察用の蛍光L2と位相差観察用の光L3とを分岐して、蛍光画像および位相差画像を同時に別々に取得することができる。これにより、多量の標本に対して蛍光画像と位相差画像の双方の画像を短時間で取得することができる。この結果、細胞から発せられる蛍光に変化が生じたときに、細胞の活性の情報を正確にとらえることが可能となる。 As described above, according to the observation system 1 according to the present embodiment, the fluorescence observation L2 and the phase difference observation light L3 are branched by performing the fluorescence observation and the phase difference observation in different wavelength bands. Thus, the fluorescence image and the phase difference image can be acquired separately at the same time. Thereby, both the fluorescence image and the phase difference image can be acquired in a short time with respect to a large amount of specimens. As a result, when the fluorescence emitted from the cell changes, it becomes possible to accurately capture information on the activity of the cell.
また、本実施形態に係る観察システム1においては、位相差観察用の光L3として、第1の光学変調部材18によって、蛍光観察の波長帯域より長波長側の700nm以上の波長帯域の光L3を使用した。標本Aとして用いる細胞等においては、光の照射により活性酸素を発生させてしまうことがあるが、700nm以上の波長帯域の光L3を照射することとすれば、そのような毒性が少なく、標本Aを長時間にわたって健全な状態に維持しつつ観察することができる。
In the observation system 1 according to the present embodiment, the light L3 having a wavelength band of 700 nm or more longer than the wavelength band for fluorescence observation is used as the phase difference observation light L3 by the first
なお、本実施形態においては、対物レンズ4の瞳位置に位相膜および吸収膜21を配置したが、これに代えて、図2に示されるように、第2の光学変調部材22と第2の結像レンズ26との間に瞳リレー光学系27を配置して、対物レンズ4の瞳位置をリレーし、対物レンズ4の瞳位置と共役な位置関係に配される位置に位相膜および吸収膜21を配置してもよい。また、位相膜のみを対物レンズ4の瞳位置に配置し、吸収膜21のみを上記共役位置に配置することにしてもよい。このようにすることで、位相差観察用の直接光を第2の光学変調部材22によって蛍光L2から分離した後に、吸収膜21を通過させることができる。したがって、吸収膜21に蛍光L2を通過させずに済み、蛍光L2の強度低下を防止して明るい蛍光画像を取得することができる。
In the present embodiment, the phase film and the
次に、本発明の第2の実施形態に係る観察システム30について、図3を参照して、以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第1の実施形態に係る観察システム1と構成を共通とする箇所に同一符号を付して説明を省略する。
Next, an
In the description of the present embodiment, the same reference numerals are given to portions having the same configuration as the observation system 1 according to the first embodiment described above, and the description thereof is omitted.
本実施形態に係る観察システム30は、第2の光学変調部材22の配置と、ダイクロイックミラー31の波長特性とにおいて第1の実施形態に係る観察システム1と相違している。
本実施形態においては、第2の光学変調部材22は、投光光学系9と励起フィルタ10との間に配置されている。また、ダイクロイックミラー31は、励起光L1の波長帯域と、蛍光L2の波長帯域よりも長波長側の700nm以上の波長帯域の光L3とを反射し、蛍光L2のみを透過させるように設計されている。
The
In the present embodiment, the second
このように構成された本実施形態に係る観察システム30の作用について、以下に説明する。
励起用光源5から発せられた光は、投光光学系9を通過させられることにより略平行光とされ、第2の光学変調部材22に入射される。第2の光学変調部材22は、700nm以上の波長帯域の光L3のみを反射し、それ以外の波長帯域の光を通過させるので、投光光学系9から出射された光は、第2の光学変調部材22を通過させられて励起フィルタ10に入射され、励起フィルタ10によって、所定の波長帯域の励起光L1とされる。
The operation of the
The light emitted from the
その後、励起光L1がダイクロイックミラー31によって反射され、対物レンズ4を介して標本Aに照射され、標本Aにおいて発生した蛍光L2が対物レンズ4を介してダイクロイックミラー31を通過させられて第1の結像レンズ25により結像して第1の撮像素子7により撮像される点は、第1の実施形態に係る観察システム1と同様である。
Thereafter, the excitation light L1 is reflected by the
一方、透過照明光源6から発せられ、標本Aを通過させられた、700nm以上の波長帯域の直接光および回折光を含む光L3は、ダイクロイックミラー31によって反射されることにより、励起光L1の入射光路を辿り、投光光学系9に至るまでの途中位置において第2の光学変調部材22によって反射されることにより、励起光L1から分離される。そして、瞳リレー光学系27を介して、対物レンズ4の瞳位置の共役位置に配置されている位相膜および吸収膜21を通過させられ、第2の結像レンズ26によって結像されて第2の撮像素子8により撮像されることになる。
On the other hand, the light L3 including direct light and diffracted light having a wavelength band of 700 nm or more, which is emitted from the transmitted
本実施形態に係る観察システム30によれば、第1の実施形態に係る観察システム1と同様に、蛍光画像と位相差画像とを同時に取得することができる。さらに、本実施形態に係る観察システム30は、位相差観察用の光L3の光路を励起光L1の入射光路と部分的に兼用することにより、光路の全長を短縮して光学系の小型化を図ることができる。したがって、観察システム30全体をコンパクトに構成することができるという利点がある。
According to the
次に、本発明の第3の実施形態に係る観察システム40について、図4を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第1、第2のの実施形態に係る観察システム1,30と構成を共通とする箇所に同一符号を付して説明を省略する。
Next, an
In the description of the present embodiment, the same reference numerals are given to portions having the same configuration as the
本実施形態に係る観察システム40においては、第1の光学変調部材18が、700nm〜780nmの第1の波長帯域の光L1を透過させるように構成されている。また、本実施形態に係る観察システム40は、対物レンズ4とダイクロイックミラー11との間に、700nm以上の波長帯域の光L1,L4を反射し、それ以外の光L2,L3を透過させる第3の光学変調部材41を備えている。また、本実施形態に係る観察システム40は、上記第1の波長帯域よりも長波長側の光L4を出射し、標本Aにおいて反射して戻ってきた光L4を検出することによりフォーカス位置を検出するフォーカス検出装置42を備えている。
In the
また、本実施形態においては、第2の光学変調部材22が、第3の光学変調部材41とフォーカス検出装置42との間に配置されている。第2の光学変調部材22は、700nm〜780nmの第1の波長帯域の光L1を反射し、780nm以上の波長帯域の光L4は透過するように設計されている。
第2の光学変調部材22と第2の撮像素子8との間には、第2の実施形態に係る観察システム30と同様に、瞳リレー光学系27と、位相膜および吸収膜21と、第2の結像レンズ26とが配置されている。
In the present embodiment, the second
Like the
このように構成された本実施形態に係る観察システム40の作用について、以下に説明する。
励起用光源5から投光光学系9、励起フィルタ10およびダイクロイックミラー11を介して対物レンズ4に指向された励起光L1が、ステージ3上の標本Aに照射されると、標本Aにおいて発生した蛍光L2が対物レンズ4、第3の光学変調部材41およびダイクロイックミラー11を透過して第1の結像レンズ25により集光され、第1の撮像素子7によって撮像される。
The operation of the
When the excitation light L1 directed to the
一方、透過照明光源6から発せられた光は、第1の光学変調部材18によって700nm〜780nmの第1の波長帯域の光L3のみとなって標本Aに照射され、標本Aを透過した直接光および回折光を含む光L3が対物レンズ4によって照射される。そして、この第1の波長帯域の直接光および回折光を含む光L3は、ダイクロイックミラー11に向かう途中において、第3の光学変調部材41により反射されて蛍光L2から分離され、フォーカス検出装置42方向に指向される。さらに、この第1の波長帯域の直接光および回折光を含む光L3は、フォーカス検出装置42に向かう途中位置において第2の光学変調部材22によって反射され、瞳リレー光学系27、位相膜および吸収膜21および第2の結像レンズ26を通過して第2の撮像素子8によって撮像されることになる。
On the other hand, the light emitted from the transmitted
さらに、本発明に係る観察システム40によれば、フォーカス検出装置42から出射された第1の波長帯域よりも長波長側の光L4、すなわち、780nm以上の波長帯域の光L4が、第2の光学変調部材22を通過させられた後に、第3の光学変調部材41によって反射されて対物レンズ4に入射され、対物レンズ4によって標本Aに結像させられる。そして、該光L4は、標本Aにおいて反射されることにより、同一光路を辿って戻り、フォーカス検出装置42により検出される。これにより、フォーカス検出装置42は、検出した光L4を解析することによって、フォーカス位置が適正であるか否かを判定してフォーカス調整を行うことにより、鮮明な画像を取得することが可能となる。
Furthermore, according to the
本実施形態に係る観察システム40によれば、フォーカスの位置検出に使用する光L4が、第1の波長帯域よりも長波長側の光L4とされているので、標本Aに与える毒性が少なく、標本Aの健全性を阻害することを防止できる。
また、位相差観察用の光路の一部をフォーカス検出用の光路の一部と共用することにより、全体として光路長を短縮し、コンパクトに構成することができるという利点がある。
According to the
Further, by sharing a part of the optical path for phase difference observation with a part of the optical path for focus detection, there is an advantage that the optical path length can be shortened as a whole and the optical path can be made compact.
A 標本
L1 励起光
L2 蛍光
L3,L4 光
1,30,40 観察システム
4 対物レンズ
5 励起用光源
6 透過照明光源
7 第1の撮像素子
8 第2の撮像素子
11,31 ダイクロイックミラー
18 第1の光学変調部材
21 吸収膜
22 第2の光学変調部材
25 第1の結像レンズ
26 第2の結像レンズ
41 第3の光学変調部材
42 フォーカス検出装置
A specimen L1 excitation light L2 fluorescence L3,
Claims (8)
該励起用光源から発せられた励起光を標本に照射させる対物レンズと、
標本から発せられ対物レンズを介して戻る蛍光を励起光から分岐するダイクロイックミラーと、
分岐された蛍光を結像させる第1の結像レンズと、
該第1の結像レンズの結像位置に配置される第1の撮像素子と、
前記標本を挟んで前記対物レンズとは反対側に配置された透過照明光源と、
前記対物レンズの瞳位置あるいはその共役な位置に配置された位相膜および吸収膜と、
前記透過照明光源と前記標本との間に配置され、蛍光波長域外に透過のピークを有する第1の光学変調部材と、
該第1の光学変調部材を透過して標本に入射され、対物レンズを通過した光を選択的に分岐する第2の光学変調部材と、
該第2の光学変調部材により分岐された光を結像させる第2の結像レンズと、
該第2の結像レンズの結像位置に配置される第2の撮像素子とを備える観察システム。 An excitation light source that emits excitation light;
An objective lens for irradiating the specimen with excitation light emitted from the excitation light source;
A dichroic mirror that diverges the fluorescence emitted from the specimen and returning through the objective lens from the excitation light;
A first imaging lens for imaging the branched fluorescence;
A first imaging element disposed at an imaging position of the first imaging lens;
A transmitted illumination light source disposed on the opposite side of the objective lens across the sample;
A phase film and an absorption film disposed at a pupil position of the objective lens or a conjugate position thereof; and
A first optical modulation member that is disposed between the transmitted illumination light source and the specimen and has a transmission peak outside the fluorescence wavelength range;
A second optical modulation member that selectively passes through the first optical modulation member and is incident on the sample and passes through the objective lens;
A second imaging lens that forms an image of the light branched by the second optical modulation member;
An observation system comprising: a second imaging device disposed at an imaging position of the second imaging lens.
前記第2の光学変調部材が、前記ダイクロイックミラーと励起用光源との間に配置されている請求項1に記載の観察システム。 The dichroic mirror branches the excitation light and the light transmitted through the first optical modulation member from the fluorescence;
The observation system according to claim 1, wherein the second optical modulation member is disposed between the dichroic mirror and an excitation light source.
前記対物レンズとダイクロイックミラーとの間に、第1の波長帯域以上の波長の光を選択的に分岐する第3の光学変調部材を備え、
前記第2の光学変調部材が、前記第3の光学変調部材と前記第2の結像レンズとの間に配置され、
該第2の光学変調部材により分岐された第1の波長帯域より長波長側の光を用いてフォーカス位置を検出するフォーカス検出装置を備える請求項1に記載の観察システム。 The first optical modulation member transmits light in a first wavelength band longer than the fluorescence wavelength;
Between the objective lens and the dichroic mirror, a third optical modulation member that selectively branches light having a wavelength of the first wavelength band or more,
The second optical modulation member is disposed between the third optical modulation member and the second imaging lens;
The observation system according to claim 1, further comprising a focus detection device that detects a focus position using light having a wavelength longer than the first wavelength band branched by the second optical modulation member.
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