JP3144513B2 - 蛍光顕微鏡 - Google Patents
蛍光顕微鏡Info
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Landscapes
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Description
には励起光により発せられた蛍光の3次元画像を再構成
する顕微鏡に関するものである。
いて、検体の内部より発せられる蛍光を無侵襲(非破
壊)で観察したいという強い要望がある。これは例えば
生体内において発光する蛍光の挙動を観察することが、
その蛍光と相関を有する生理的機能を解明する重要な手
掛りとなるためである。
により、この検体内部の蛍光を無侵襲で計測し得る技術
が種々開発されている。例えば反射型レーザ走査顕微鏡
は、検体の任意の深さにおける蛍光を共焦点光学系によ
って検出することによりその深さにおける断面内の蛍光
(2次元情報)を観察することを可能にしており、複数
の深さにおける蛍光の像の2次元情報に基づいてその検
体内部の蛍光の像を3次元的に再構成することが可能で
ある。
カス面を移動しつつ、各観察蛍光像の情報を収集し、得
られた複数の蛍光画像情報より非焦点面からの画像情報
を、顕微鏡光学系の点像分布関数(PSF:Point Spread Fu
nction)を用いて除去し、検体内部の蛍光の像を3次元
的に再構成することができる。
ーザ走査顕微鏡は、光学系の光軸方向についても高い分
解能を有するものの蛍光の像を3次元的に再構成するた
めには多くの断面情報を収集する必要があり、データ収
集時間が長くかかるという問題がある。
点像分布関数により検体の内部の蛍光の像を3次元的に
再構成する方法は、光学系の光軸方向の分解能が面内精
度ほど高精度でないという難点がある。
って、検体内の蛍光の3次元像(立体像)を高精度に、
かつ効率よく得る蛍光顕微鏡を提供することを目的とす
るものである。
検体内部の蛍光物質に集光された励起光が蛍光物質を励
起し、その励起により発光する蛍光のうち、励起光の光
束から外れた蛍光を複数の異なる方向より集光すること
により複数の蛍光の像を1回の操作で得、この得られた
複数の蛍光の像に基づいて蛍光の像を3次元的に再構成
することを特徴とするものである。
物質を有する検体に該蛍光物質を励起する励起光を照射
する励起光照射手段と、該検体に対向して設けられ、前
記励起光の励起により該蛍光物質より種々の互いに異な
る方向に発せられた蛍光のうち、前記励起光の光束から
外れた方向に発せられた蛍光を、1点に集光せしめる少
なくとも1つの対物レンズと、該対物レンズにより前記
1点に集光せしめられたのち発散する前記蛍光のうち互
いに異なる方向に進む蛍光を受けてそれぞれ結像する少
なくとも2つの結像レンズと、該少なくとも2つの結像
レンズによりそれぞれ結像された蛍光の像の位置に配さ
れて、該蛍光の像を撮像する少なくとも2つの撮像手段
と、該少なくとも2つの撮像手段によりそれぞれ撮像さ
れた少なくとも2つの前記蛍光の像に基づいて、前記蛍
光の3次元像を再構成する再構成手段とを備えてなるこ
とを特徴とするものである。
体自体がもともと蛍光物質を含有するものであってもよ
いし、あるいは、検体が有する特定の物質の挙動を追跡
するためにその特定の物質の挙動と相関関係を有する蛍
光物質を外部より与えられたものであってもよい。
ズの存する側と同一の側から検体を照射するものであっ
てもよいし、逆の側から検体を照射するものであっても
よい。
ば、励起光照射手段により励起光が照射された検体内の
蛍光物質は、励起光のエネルギにより励起されて蛍光を
発する。この蛍光のうち励起光の光束から外れた蛍光が
少なくとも1つの対物レンズにより1点に集光される。
対物レンズは励起光の光束から外れた蛍光を集光するた
め、励起光は対物レンズに入射しない。
そののち発散し、この発散された励起光は空間的に互い
に異なる位置に配された少なくとも2つの結像レンズに
よりそれぞれ異なる位置に結像される。この互いに異な
る位置に結像された少なくとも2つの像は検体内の1点
より発せられた蛍光を、少なくとも2つの異なる方向か
らそれぞれ観察される像を示すものである。
少なくとも2つの像は、それらの結像位置にそれぞれ配
された撮像手段に検出される。各撮像手段によりそれぞ
れ検出された少なくとも2つの蛍光の像は再構成手段に
入力され、再構成手段は、各撮像手段の位置、各結像レ
ンズの位置、および入力された各蛍光の像の情報に基づ
いて、CT手法によりこの蛍光の像を3次元的に再構成
する。
内の1点より発せられた蛍光を、互いに異なる少なくと
も2つ方向から撮像し、得られた複数の2次元画像情報
に基づいて蛍光の3次元像を再構成しているため、顕微
鏡の光学系の光軸方向についても高分解能であり、また
1回の操作で所望の蛍光の立体像を得ることができ、デ
ータ収集時間も大巾に短縮することができる。
鏡の実施例について説明する。
施例の構成を示す概略構成図である。図示の蛍光顕微鏡
は、図示しない励起光源より出射した励起光a1 を、ス
ライドガラス15上に配された蛍光物質(図示せず)を有
する試料10内の1点に集光せしめる暗視野コンデンサレ
ンズ21と、試料10に対して暗視野コンデンサレンズ21と
逆の側に、試料10に対向して設けられ、励起光a1 の励
起によって発せられた試料10内部の蛍光のうち、蛍光物
質を励起したのちの励起光a2 の光束から外れた方向へ
伝搬する蛍光bを集光点Aに集光せしめる対物レンズ22
と、この対物レンズ22により集光点Aに集光せしめられ
たのち発散する蛍光bのうち、互いに異なる方向に伝搬
する蛍光b1 ,b2 ,……,b9 を各別に受けて、各蛍
光b1 ,b2 ,……,b9 の像を結像する9個の結像レ
ンズ31と、これら各結像レンズ31の像面Kに沿って配さ
れ、これらの結像レンズにより各別に結像される蛍光b
1 ,b2 ,……,b9 の2次元画像を各別に撮像する9
個のCCD撮像素子41と、これらCCD撮像素子41によ
りそれぞれ撮像された蛍光b1 ,b2 ,……,b9 の2
次元画像に基づいて試料10内において発光する蛍光の3
次元画像を再構成する再構成手段51とを備えている。
うに結像面K内において、ほぼ正八角形の各頂点および
中心に位置するように配され、結像レンズ31についても
同様の配置である。
大きいものが望ましい。
1 は暗視野コンデンサレンズ21に入射し、コンデンサレ
ンズ21内で反射を繰り返し、油浸およびスライドガラス
16を介して、スライドガラス16上に配された試料10内の
蛍光物質に集光し、その後発散して試料10より出射す
る。この励起光a1 の光束が試料10を出射する際の光束
と対物レンズ22の光軸とがなす角度はαである。
光物質は蛍光を発し、その蛍光のうち、対物レンズ22の
光軸と伝搬方向とのなす角度がβ(α>β)の蛍光bは
対物レンズ22に入射し、対物レンズ22により点Aに集光
されたのち発散する。この発散したのちの蛍光bのう
ち、一部の蛍光b1 ,b2 ,……,b9 はそれらの伝搬
方向の光路上に配された9個の結像レンズ31にそれぞれ
入射し、各結像レンズ31によりそれぞれ結像し、その像
は9個のCCD撮像素子41によりそれぞれ撮像される。
は、試料10内の1点より発せられた蛍光bを互いに異な
る9方向よりそれぞれ観察した2次元画像を示すもので
ある。
個の互いに異なる2次元画像はそれぞれ電気信号に変換
されて再構成手段51に入力され、再構成手段51により各
光学系位置と上記9個の2次元画像とに基づいてCT手
法による計算処理がなされ、試料10内において励起光a
1 により励起された蛍光物質の3次元画像が再構成さ
れ、この3次元画像はCRT61により可視像として出力
される。
画像は、顕微鏡の光学系、光軸方向についても高分解能
を有し、また、上記1回の撮像操作により9方向からの
2次元画像を同時に得ることができるため、計測に要す
る時間が長期化することがなく、効率よく3次元画像を
再構成することができる。
実施例を示す概略構成図である。図示の蛍光顕微鏡はい
わゆる落射タイプのものであり、図示しない励起光源よ
り出射した励起光a3 を試料11内へ導光し、試料11内に
おいて蛍光物質(図示せず)に集光せしめるミラー23お
よび集光レンズ24と、試料11に対して集光レンズ24と同
一の側に設けられ、励起光a3 の励起によって発せられ
た蛍光物質の蛍光のうち、励起光a3 の試料11内の蛍光
物質を励起したのちの励起光a4 の光束から外れた方向
へ伝搬する蛍光c1 ,c2 を集光点Bにそれぞれ集光せ
しめる2個の対物レンズ32と、これら22の対物レンズ32
により集光点Bに集光せしめられたのちそれぞれ発散す
る蛍光c1 ,c2 を各別に受けて、各蛍光c1 ,c2 の
像を結像する2個のレンズ33と、これら各結像レンズ33
の像面Lに配され、各結像レンズ33により結像される蛍
光c1 ,c2 の像を各別に撮像する2個のCCD撮像素
子41と、各撮像素子41によりそれぞれ撮像された蛍光c
1 ,c2 の像に基づいて試料11内において発光する蛍光
の3次元画像を再構成する再構成手段52とを備えてい
る。
3 はミラー23により進行方向が略90°変えられて集光レ
ンズ24に入射し、蛍光物質を有する試料11内の1点に集
光される。励起光a3 はこの試料11内において集光する
ことにより、集光点に有する蛍光物質と励起し、それに
より蛍光物質は蛍光を発する。励起光a3 は集光したの
ち発散し試料11に入射した際の伝搬方向を維持して試料
11より出射する(図2においてa4 により示す)。
起された蛍光物質を中心とした球面状に伝搬するが、そ
の蛍光のうちの一部の蛍光c1 ,c2 は2つの対物レン
ズ32に入射し集光点Bに集光され、その後発散してそれ
ぞれ結像レンズ33に入射し、2つのCCD撮像素子41上
にそれぞれ結像し、蛍光c1 ,c2 の像が撮像素子41に
より撮像される。
り、試料11内において励起された蛍光物質の3次元画像
が再構成されCRT62に可視像として出力される。
画像は前記実施例と同様、顕微鏡光学系の光軸方向につ
いても高分解能を有し、また効率良く3次元画像を再構
成することができる。
施例の蛍光顕微鏡に対して撮像する蛍光の光軸に対する
角度が大きくなるため、光軸方向の分解能を一層向上す
ることができる。
を示す概略構成図 (b)(a)の矢視PによるCCD撮像素子の配列を示す図
す概略構成図
Claims (1)
- 【請求項1】 蛍光物質を有する検体に該蛍光物質を励
起する励起光を照射する励起光照射手段と、 該検体に対向して設けられ、前記励起光の励起により該
蛍光物質より種々の互いに異なる方向に発せられた蛍光
のうち、前記励起光の光束から外れた方向に発せられた
蛍光を、1点に集光せしめる少なくとも1つの対物レン
ズと、 該対物レンズにより前記1点に集光せしめられたのち発
散する前記蛍光のうち互いに異なる方向に進む蛍光を受
けてそれぞれ結像する少なくとも2つの結像レンズと、 該少なくとも2つの結像レンズによりそれぞれ結像され
た蛍光の像の位置に配されて、該蛍光の像を撮像する少
なくとも2つの撮像手段と、 該少なくとも2つの撮像手段によりそれぞれ撮像された
少なくとも2つの前記蛍光の像に基づいて、前記蛍光の
3次元像を再構成する再構成手段とを備えてなることを
特徴とする蛍光顕微鏡。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP14599593A JP3144513B2 (ja) | 1993-06-17 | 1993-06-17 | 蛍光顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14599593A JP3144513B2 (ja) | 1993-06-17 | 1993-06-17 | 蛍光顕微鏡 |
Publications (2)
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|---|---|
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14599593A Expired - Fee Related JP3144513B2 (ja) | 1993-06-17 | 1993-06-17 | 蛍光顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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Families Citing this family (4)
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| JP2016206652A (ja) * | 2015-04-21 | 2016-12-08 | オリンパス株式会社 | 試料の3次元構造の撮像方法及び顕微鏡装置 |
-
1993
- 1993-06-17 JP JP14599593A patent/JP3144513B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
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