JPH075107A - Spectroscopic fiber scope - Google Patents
Spectroscopic fiber scopeInfo
- Publication number
- JPH075107A JPH075107A JP14817593A JP14817593A JPH075107A JP H075107 A JPH075107 A JP H075107A JP 14817593 A JP14817593 A JP 14817593A JP 14817593 A JP14817593 A JP 14817593A JP H075107 A JPH075107 A JP H075107A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical fiber
- light
- image
- dimensional
- output signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title abstract description 5
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 75
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 12
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 8
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 5
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 49
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 abstract description 33
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 22
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 238000000701 chemical imaging Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002189 fluorescence spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は分光ファイバースコープ
に関し、詳細には、検体の形状情報および分光情報を計
測する分光ファイバースコープに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a split optical fiber scope, and more particularly to a split optical fiber scope for measuring shape information and spectral information of a sample.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、単に分光情報を計測するもの
として、点光源からの光のスペクトルを空間の一軸上
に、プリズム,回折格子等の分散素子により展開し、こ
のスペクトルの展開された軸に沿って配されたリニアセ
ンサ等の光検出器により、各スペクトルの強度を検出す
るものがある。2. Description of the Related Art Conventionally, as a means for simply measuring spectral information, a spectrum of light from a point light source is spread on one axis of space by a dispersive element such as a prism or a diffraction grating, and the spread axis of this spectrum is spread. There is one that detects the intensity of each spectrum by a photodetector such as a linear sensor arranged along the line.
【0003】しかし医学,生物学の分野においては、単
に分光情報を得るだけでなく、形態情報を同時に計測
し、分光情報と形態情報とを有機的に結合させた画像情
報が求められている。これは、その形態情報である構造
体の機能を解明するうえで非常に有用であるためであ
る。However, in the fields of medicine and biology, not only spectral information is obtained, but also morphological information is simultaneously measured, and image information in which spectral information and morphological information are organically combined is required. This is because it is very useful for elucidating the function of the structure, which is its morphological information.
【0004】このように分光情報と形態情報とを同時に
計測するものとして、干渉フィルタを用いた顕微鏡があ
る。この顕微鏡は、検体より発せられる光(例えば蛍光
等)を、干渉フィルタを介して撮像素子や接眼レンズに
入射して、特定の波長域の光の画像を得るものであり、
得られる画像は分光情報と形態情報の両方の情報を有す
るものである。しかし、この方法により得られる分光情
報は、予め設定した干渉フィルタの波長域のみの分光情
報であり、未知の波長域の光の分光情報を得るために
は、複数種類の干渉フィルタを用いて上述の計測を複数
回行い、得られた複数の分光情報と予め認識されている
先験情報(例えば、あらゆる物質のスペクトルはいかな
る波長においても負にならない等の拘束条件)とに基づ
いて分光情報と形態情報とをマッチングする必要がある
(「光学」18巻1号(1989年1月)イメージングスペク
トロスコーピーによるパターン分析)。A microscope using an interference filter is one that simultaneously measures spectral information and morphological information in this way. This microscope is to obtain an image of light in a specific wavelength range by injecting light (for example, fluorescence) emitted from a specimen into an image sensor or an eyepiece lens through an interference filter,
The obtained image has both spectral information and morphological information. However, the spectral information obtained by this method is the spectral information of only the wavelength range of the interference filter set in advance, and in order to obtain the spectral information of the light of the unknown wavelength range, a plurality of types of interference filters are used as described above. Is performed multiple times, and spectral information is obtained based on the obtained multiple spectral information and pre-recognized a priori information (for example, the constraint condition that the spectrum of any substance does not become negative at any wavelength). It is necessary to match with morphological information (“Optics”, Vol. 18, No. 1 (January 1989), Pattern analysis by imaging spectroscopy).
【0005】また検体より発せられる光をビームスプリ
ッタ等の光路分割手段により2つの光に分割し、撮像素
子を用いて分割されたうちの一方の光より形態情報を
得、分光器を用いて他方の光より分光情報を得る方法が
ある(「光アライアンス」(1991年8月)腫瘍親和性物
質物質から蛍光を利用するがん診断)。Further, the light emitted from the specimen is split into two lights by an optical path splitting means such as a beam splitter, the morphological information is obtained from one of the split lights using the image pickup device, and the other is split using the spectroscope. There is a method of obtaining spectral information from the light of the above ("Optical Alliance" (August 1991) Cancer diagnosis using fluorescence from substances having tumor affinity).
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、複数のフィル
タと先験情報とに基づいて分光情報と形態情報とを結び
つける計測方法は、異なる波長域のフィルタ毎に計測を
行う必要があり、計測に要する時間が多大であるという
難点がある。However, the measuring method for linking the spectral information and the morphological information based on a plurality of filters and a priori information needs to be measured for each filter in different wavelength bands, The problem is that it takes a lot of time.
【0007】また、撮像素子と分光器とを用いて形態情
報と分光情報とを得る方法により得られる分光情報は、
画像全体の平均されたスペクトル情報であるため、分光
情報と形態情報とを有機的に結びつけるものではない。Further, the spectral information obtained by the method of obtaining the morphological information and the spectral information using the image pickup device and the spectroscope is:
Since it is the averaged spectral information of the entire image, it does not organically combine the spectral information and the morphological information.
【0008】さらに、一般の分光計測装置は光のスペク
トルを空間の一軸上に展開するため、2次元マルチチャ
ンネル検出器による2次元画像の撮像は不可能であり、
走査光学系を用いて画像データを時間軸に展開する必要
がある。このため撮像には走査時間および走査空間を確
保する必要がある。Further, since a general spectroscopic measurement device develops a spectrum of light on one axis of space, it is impossible to capture a two-dimensional image by a two-dimensional multi-channel detector.
It is necessary to develop the image data on the time axis using a scanning optical system. Therefore, it is necessary to secure a scanning time and a scanning space for imaging.
【0009】本発明の分光ファイバースコープは上記事
情に鑑みなされたものであって、形態情報と分光情報と
を時間的および空間的に効率よく計測し、これらの情報
を2次元画像化する分光ファイバースコープを提供する
ことを目的とするものである。The split optical fiber scope of the present invention has been made in view of the above circumstances, and is a split optical fiber for efficiently measuring the morphological information and the spectral information temporally and spatially and converting these information into a two-dimensional image. It is intended to provide a scope.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の分光ファイバー
スコープは、検体より発せられた光、すなわち複数のス
ペクトルが時間的に重畳した光を、光分散性を有するシ
ングルモードイメージ光ファイバに入射した場合、光フ
ァイバ内における各スペクトルの伝搬モードが互いに異
なることにより、光ファイバより出射するのに要する時
間は、上記各スペクトルの波長に応じたものとなり、光
ファイバを出射するこれら複数のスペクトルを検出手段
により時間的に分割して分光情報の計測を行うことを特
徴とするものである。In the split optical fiber scope of the present invention, light emitted from a specimen, that is, light in which a plurality of spectra are temporally superposed, is incident on a single mode image optical fiber having a light dispersive property. In this case, since the propagation modes of each spectrum in the optical fiber are different from each other, the time required to emit from the optical fiber depends on the wavelength of each spectrum, and these multiple spectra emitted from the optical fiber are detected. It is characterized in that the means measures the spectral information by temporally dividing by means.
【0011】すなわち本発明の分光ファイバースコープ
は請求項1に記載したように、検体を照射するパルス励
起光を出射する励起光源と、該パルス励起光の照射によ
り検体より発せられる光を第1の結像面に結像せしめる
第1の結像光学系と、該第1の結像面に入射端を有し、
該第1の結像光学系により結像された前記検体からの光
を該入射端から出射端まで導光する、光分散性を有する
シングルモードイメージ光ファイバと、該光ファイバの
前記出射端より出射する前記光を第2の結像面に結像せ
しめる第2の結像光学系と、該第2の結像面に設けられ
た2次元光検出器および該2次元光検出器の出力信号を
時系列的に分割して検出する検出手段からなる2次元分
光検出手段とを備えてなることを特徴とするものであ
る。That is, the split optical fiber scope of the present invention, as described in claim 1, has a first excitation light source for emitting pulsed excitation light for irradiating the specimen, and a first light emitted from the specimen by the irradiation of the pulsed excitation light. A first image forming optical system for forming an image on an image forming surface, and an incident end on the first image forming surface,
A single mode image optical fiber having a light dispersive property, which guides the light from the specimen imaged by the first imaging optical system from the incident end to the emission end, and the emission end of the optical fiber. A second image forming optical system for forming an image of the emitted light on a second image forming surface, a two-dimensional photodetector provided on the second image forming surface, and an output signal of the two-dimensional photodetector. And a two-dimensional spectroscopic detection unit that is a detection unit that detects and is divided in time series.
【0012】この分光ファイバースコープにおいて前記
検出手段は、2次元光検出器の出力信号を時系列的に分
割せしめる光検出器駆動手段と、分割して得られた2次
元光検出器の出力信号を記憶する記憶手段とからなるも
のを用いることができる。また、2次元光検出器の出力
信号の波形を計測する波形計測手段と、波形計測手段に
より計測された出力信号を時系列的に分割せしめる信号
処理手段とからなる構成を採用することもできる。さら
に、前記第2の結像光学系と前記第2の結像面との間に
設けられ、所定の信号に基づいて、第2の結像光学系に
より結像された前記検体からの光の2次元光検出器への
通過を許容または阻止する開閉自在のシャッタ手段と、
シャッタ手段に前記所定の信号を出力するシャッタ開閉
手段と、シャッタ手段が開位置にあるときに光検出器に
検出された前記出力信号を記憶する記憶手段とからなる
構成を採ることもできる。Accordingly, in the optical fiber scope, the detecting means includes a photodetector driving means for time-sequentially dividing the output signal of the two-dimensional photodetector and an output signal of the two-dimensional photodetector obtained by the division. It is possible to use a storage means for storing. It is also possible to employ a configuration including a waveform measuring unit that measures the waveform of the output signal of the two-dimensional photodetector and a signal processing unit that divides the output signal measured by the waveform measuring unit in time series. Further, it is provided between the second image forming optical system and the second image forming surface, and the light from the sample formed by the second image forming optical system is imaged based on a predetermined signal. Openable and closable shutter means for allowing or blocking passage to the two-dimensional photodetector;
It is also possible to adopt a configuration including a shutter opening / closing means for outputting the predetermined signal to the shutter means, and a storage means for storing the output signal detected by the photodetector when the shutter means is in the open position.
【0013】なお時間的に重畳する複数のスペクトルを
より適切に時分割し、一層の検出の容易化を図るために
シングルモードイメージ光ファイバは、分散性の大きい
ものが好ましい。It is preferable that the single mode image optical fiber has a large dispersibility in order to more appropriately time-divide a plurality of temporally superposed spectra and further facilitate detection.
【0014】[0014]
【作用および発明の効果】本発明の分光ファイバースコ
ープによれば、励起光源より出射されたパルス励起光は
検体の全体を照射し、それにより検体は励起され検体の
全体より、ある波長幅を有する光(例えば蛍光など)を
発する。この検体より発せられた光はこの波長帯域の複
数のスペクトルからなるものであり時間的に重畳されて
いる。この光は第1の結像光学系により所定の結像面に
結像せしめられ、この結像面に結像された光は、結像面
に入射端を有し出射端まで導光する、光分散性を有する
シングルモードイメージ光ファイバに入射される。この
光ファイバに入射された上記検体より発せられた光は、
光ファイバ内において各スペクトルの波長ごとに伝搬モ
ードが異なり、それによりこの光を構成する複数のスペ
クトルは、それらの波長ごとに時間的ズレを生じて光フ
ァイバの出射端より出射される。According to the optical fiber scope of the present invention, the pulsed excitation light emitted from the excitation light source irradiates the entire specimen, and the specimen is excited by the pulsed excitation light and has a certain wavelength width than the entire specimen. It emits light (for example, fluorescence). The light emitted from this sample consists of a plurality of spectra in this wavelength band and is temporally superimposed. This light is imaged on a predetermined image forming surface by the first image forming optical system, and the light imaged on this image forming surface has an incident end on the image forming surface and is guided to an emitting end. It is incident on a single mode image optical fiber having a light dispersive property. The light emitted from the sample incident on this optical fiber is
Propagation modes are different for each wavelength of each spectrum in the optical fiber, and thus a plurality of spectra forming the light are emitted from the emission end of the optical fiber with a time shift for each wavelength.
【0015】この時間的にズレを生じて出射される複数
のスペクトルからなる光は、第2の結像光学系により所
定の結像面に結像される。この結像された光は、前記所
定の結像面上に配された2次元光検出器によりその強度
が検出される。The light composed of a plurality of spectra that is emitted with a temporal shift is imaged on a predetermined image forming plane by the second image forming optical system. The intensity of the imaged light is detected by a two-dimensional photodetector arranged on the predetermined imaging plane.
【0016】ここで検出手段が2次元光検出器の出力を
時系列的に分割して検出するため、光ファイバより時間
的にズレを有して出射される複数のスペクトルをスペク
トル毎に検出することが可能となる。この作用がシング
ルモードイメージ光ファイバを構成する各光ファイバお
よび2次元光検出器を構成する各光検出素子においてな
されることにより、分光画像情報を得ることができる。Here, since the detection means detects the output of the two-dimensional photodetector by dividing it in time series, a plurality of spectra emitted from the optical fiber with a time lag are detected for each spectrum. It becomes possible. By performing this action in each optical fiber forming the single-mode image optical fiber and each photodetecting element forming the two-dimensional photodetector, spectral image information can be obtained.
【0017】またスペクトル毎の分光画像情報を光学的
に重ね合わせることにより、形態的画像情報を得ること
が可能である。Further, morphological image information can be obtained by optically superimposing spectral image information for each spectrum.
【0018】上記2次元光検出器の出力を時系列的に分
割して検出するには、2次元光検出器の出力信号の波形
を計測し、その後、計測された波形を時系列的に分割し
て検出するようにしてもよいし、光ファイバから出射さ
れた光(上記複数のスペクトルを有する光)をシャッタ
手段により、スペクトル毎に順次時系列的に分割して2
次元光検出器に入射するようにしてもよい。In order to detect the output of the two-dimensional photodetector by dividing it in time series, the waveform of the output signal of the two-dimensional photodetector is measured, and then the measured waveform is divided in time series. Alternatively, the light emitted from the optical fiber (the light having the plurality of spectra) may be sequentially divided in time series for each spectrum by the shutter means, and the light may be detected.
The light may be incident on the three-dimensional photodetector.
【0019】また、2次元光検出器の出力波形を一時的
にメモリ等の記憶手段に記憶せしめ、そののち記憶手段
から各スペクトルを時系列的に分割して検出してもよ
い。The output waveform of the two-dimensional photodetector may be temporarily stored in a storage means such as a memory, and then each spectrum may be divided from the storage means in time series and detected.
【0020】このように本発明の分光ファイバースコー
プによれば、形態情報と分光情報とを時間的および空間
的に効率よく計測することができ、これらの情報を容易
に2次元画像化することができる。As described above, according to the optical fiber scope of the present invention, the morphological information and the spectral information can be efficiently measured in time and space, and these information can be easily converted into a two-dimensional image. it can.
【0021】[0021]
【実施例】以下、図面を用いて本発明の分光ファイバー
スコープの実施例について詳細に説明する。Embodiments of the split optical fiber scope of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
【0022】図1は本発明にかかる分光ファイバースコ
ープの第1の実施例を示す概略ブロック図である。図示
の分光ファイバースコープは、レーザ光を出射するレー
ザ光源21に対してパルス状のレーザ(パルスレーザ)光
aを出射するように駆動するドライバ32と、このドライ
バ32によりパルスレーザ光aを出射し、スペクトル幅λ
1〜λnの蛍光bを発する蛍光物質(図示せず)を有す
る検体10にこのパルスレーザ光aを照射する励起用レー
ザ光源21と、パルスレーザ光aの照射を受けて検体10が
発する蛍光bを第1の結像面Kに結像せしめる第1の集
光レンズ22と、結像面Kに入射端を有し、入射端より入
射する蛍光bを出射端まで導光する、光分散性を有する
シングルモードイメージ光ファイバ24と、この光ファイ
バ24の出射端より出射する蛍光cを第2の結像面Lに結
像せしめる第2の集光レンズ23と、結像面Lに設けられ
た2次元光検出器33と、2次元光検出器33の出力信号を
時系列的に分割して検出する検出手段30とからなる構成
である。FIG. 1 is a schematic block diagram showing a first embodiment of the optical fiber scope according to the present invention. The illustrated fiber optic scope emits a pulsed laser light a by a driver 32 that drives a laser light source 21 that emits a laser light so as to emit a pulsed laser (pulse laser) light a. , Spectral width λ
An excitation laser light source 21 for irradiating the specimen 10 having a fluorescent substance (not shown) that emits fluorescence b of 1 to λn with the pulsed laser light a, and a fluorescence b emitted by the specimen 10 upon being irradiated with the pulsed laser light a. A first condensing lens 22 for forming an image on the first image forming surface K and an incident end on the image forming surface K, and guides the fluorescent light b incident from the incident end to the emitting end. Is provided on the image forming surface L, and a single-mode image optical fiber 24 having the following: a second condensing lens 23 for forming an image of the fluorescence c emitted from the emitting end of the optical fiber 24 on the second image forming surface L; The two-dimensional photodetector 33 and the detecting means 30 for detecting the output signal of the two-dimensional photodetector 33 by time-sequentially dividing it.
【0023】ここで光分散性を有するシングルモード光
ファイバとは、図2に示すように、波長の異なる複数の
スペクトルが時間的に重畳してなる蛍光パルスが通過す
ることにより、上記波長の異なる複数のスペクトルが時
間的に分散されて出射するシングルモード光ファイバ24
i が複数本束ねられて形成された光ファイバをいい、ス
ペクトル間の分散を大きくするために、分散性のより大
きいものが好ましい。Here, the single-mode optical fiber having the light dispersive property, as shown in FIG. 2, has different wavelengths as a result of the passage of a fluorescence pulse formed by temporally superimposing a plurality of spectra having different wavelengths. Single-mode optical fiber 24 that emits multiple spectra dispersed in time
It means an optical fiber formed by bundling a plurality of i, and one having a larger dispersibility is preferable in order to increase dispersion between spectra.
【0024】また上記検出手段30は、詳しくは2次元光
検出器33の出力信号を時系列的に分割せしめるように2
次元光検出器33の出力を制御する制御回路31と、分割し
て得られた2次元光検出器33の出力信号を記憶するメモ
リ34とからなる構成である。Further, in detail, the detecting means 30 is arranged so as to divide the output signal of the two-dimensional photodetector 33 in time series.
The control circuit 31 controls the output of the two-dimensional photodetector 33, and the memory 34 stores the output signal of the two-dimensional photodetector 33 obtained by division.
【0025】また2次元光検出器33は、イメージ光ファ
イバ24を構成する各光ファイバ24iと1対1に対応する
数の光検出素子を有している。Further, the two-dimensional photodetector 33 has a number of photodetecting elements corresponding to each optical fiber 24i forming the image optical fiber 24 in a one-to-one relationship.
【0026】次に本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.
【0027】制御回路31からの制御信号に基づいてドラ
イバ32がレーザ光源32に対して図3(a) に示すパルス駆
動信号を出力し、それによりレーザ光源32よりパルスレ
ーザ光aが出射され、ミラーを介して検体10に均一にパ
ルスレーザ光aが照射される。検体10内の蛍光物質はパ
ルスレーザ光aにより励起され、検体10内の例えばある
一点から図3(b) に示す時間幅τ1のパルス状の蛍光b
が発せられる。この蛍光bはスペクトル幅λ1〜λnの
光であって、複数のスペクトルλ1,λ2,…,λnが
時間的に重畳した光である。Based on the control signal from the control circuit 31, the driver 32 outputs the pulse drive signal shown in FIG. 3 (a) to the laser light source 32, whereby the pulsed laser light a is emitted from the laser light source 32, The sample 10 is uniformly irradiated with the pulsed laser light a through the mirror. The fluorescent substance in the specimen 10 is excited by the pulsed laser light a, and a pulsed fluorescence b having a time width τ1 shown in FIG.
Is emitted. This fluorescence b is light having a spectral width of λ1 to λn, and is light in which a plurality of spectra λ1, λ2, ..., λn are temporally superposed.
【0028】検体10のある一点より発せられた蛍光bは
第1の集光レンズ22により第1の結像面Kに結像せしめ
られ、結像面Kに結像された蛍光bは、シングルモード
光ファイバ24i に入射される。この光ファイバ24i に入
射された蛍光bは、光ファイバ24i 内において各スペク
トルλ1,λ2,…,λnごとに伝搬モードが異なるた
め、各スペクトルλ1,λ2,…,λnごとに時間的ズ
レ(遅延)を生じて光ファイバ24i の出射端より時間幅
τ2(τ2>τ1)の光cとして出射される(図3(c)
)。Fluorescence b emitted from a certain point of the specimen 10 is imaged on the first image plane K by the first condenser lens 22, and the fluorescence b imaged on the image plane K is single. It is incident on the mode optical fiber 24i. The fluorescence b incident on the optical fiber 24i has a different propagation mode for each spectrum λ1, λ2, ..., λn in the optical fiber 24i, so that a time shift (delay) occurs for each spectrum λ1, λ2 ,. ) Is generated and emitted from the emitting end of the optical fiber 24i as light c having a time width τ2 (τ2> τ1) (FIG. 3 (c)).
).
【0029】複数のスペクトルλ1,λ2,…,λnか
らなる時間幅τ2の光cは、第2の集光レンズ23により
第2の結像面Lに結像される。結像面Lに結像された光
cは、結像面Lに沿って配された2次元光検出器33の、
光ファイバ24i に対応する光検出素子によりその強度が
検出される。The light c having a time width τ2 consisting of a plurality of spectra λ1, λ2, ..., λn is imaged on the second image plane L by the second condenser lens 23. The light c imaged on the image plane L is generated by the two-dimensional photodetector 33 arranged along the image plane L.
The intensity is detected by the photodetector element corresponding to the optical fiber 24i.
【0030】ここで制御回路31よりパルスレーザ光aの
パルスと同期した、図3(d) に示す光検出器駆動信号が
出力され、それにより2次元光検出器33の出力信号(時
間幅τ2の光cによる信号)からその出力信号に含まれ
る複数のスペクトルλ1,λ2,…,λnの強度信号が
時分割されて格別にメモリ34に入力される。Here, the control circuit 31 outputs a photodetector drive signal shown in FIG. 3 (d), which is synchronized with the pulse of the pulsed laser light a, whereby the output signal of the two-dimensional photodetector 33 (time width τ2 , Signals of a plurality of spectra λ1, λ2, ..., λn included in the output signal are time-divided and specially input to the memory 34.
【0031】上述の作用が、イメージ光ファイバ24を構
成する各光ファイバ24i および2次元光検出器の各画素
を構成する光検出素子について行われることにより、検
体10の各点からの蛍光のスペクトル情報が2次元画像情
報としてメモリ34に記憶される。これにより、メモリ34
に検体10の2次元分光画像情報が蓄積される。また、各
画素毎に全てのスペクトルλ1,λ2,…,λnの強度
信号をメモリ34内で合成することにより、検体10の2次
元形態画像情報を得ることができる。The above-described operation is performed for each optical fiber 24i that constitutes the image optical fiber 24 and the photodetector element that constitutes each pixel of the two-dimensional photodetector, so that the spectrum of fluorescence from each point of the specimen 10 is obtained. The information is stored in the memory 34 as two-dimensional image information. This allows the memory 34
The two-dimensional spectral image information of the sample 10 is stored in. Further, two-dimensional morphological image information of the sample 10 can be obtained by synthesizing the intensity signals of all the spectra λ1, λ2, ..., λn for each pixel in the memory 34.
【0032】このように得られた2次元分光画像情報お
よび2次元形態画像情報は、CRT41に可視像として出
力される。The two-dimensional spectroscopic image information and the two-dimensional morphological image information thus obtained are output to the CRT 41 as a visible image.
【0033】以上説明したように本実施例の分光ファイ
バースコープによれば、形態情報と分光情報とを時間的
および空間的に効率よく計測することができ、これらの
情報を容易に2次元画像化することができる。As described above, according to the optical fiber scope of the present embodiment, the morphological information and the spectral information can be efficiently measured temporally and spatially, and these information can be easily converted into a two-dimensional image. can do.
【0034】図4は本発明にかかる分光ファイバースコ
ープの第2の実施例を示す概略ブロック図である。図示
の分光ファイバースコープは、検出手段50が異なる以
外、前記第1の実施例と同じ構成である。検出手段50
は、図3(c) に示す2次元光検出器33の出力信号の波形
を計測する波形計測部36と、ドライバ32への制御信号と
同期した制御信号を波形計測部36へ出力する制御回路35
と、波形計測部36により計測された出力信号を時系列的
に分割せしめる信号処理部37とからなる構成である。FIG. 4 is a schematic block diagram showing a second embodiment of the optical fiber scope according to the present invention. The illustrated optical fiber scope has the same configuration as that of the first embodiment except that the detecting means 50 is different. Detection means 50
Is a waveform measuring unit 36 that measures the waveform of the output signal of the two-dimensional photodetector 33 shown in FIG. 3C, and a control circuit that outputs a control signal synchronized with the control signal to the driver 32 to the waveform measuring unit 36. 35
And a signal processing unit 37 that divides the output signal measured by the waveform measuring unit 36 in time series.
【0035】次に本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.
【0036】第1の実施例と同様の作用により光ファイ
バ24i より出射された時間幅τ2の光cは、第2の集光
レンズ23により第2の結像面Lに結像される。結像面L
に結像された光cは、結像面Lに沿って配された2次元
光検出器33の、光ファイバ24i と対応する光検出素子に
よりその強度が検出される。The light c having the time width τ2 emitted from the optical fiber 24i by the same operation as in the first embodiment is imaged on the second image plane L by the second condenser lens 23. Image plane L
The intensity of the light c imaged on is detected by the photodetector element corresponding to the optical fiber 24i of the two-dimensional photodetector 33 arranged along the image formation plane L.
【0037】この2次元光検出器33により検出された光
強度の信号は、波形計測部36により複数のスペクトルλ
1,λ2,…,λnが時間的に重畳した波形(図3(c)
参照)として計測される。この光強度信号の波形は、信
号処理部37において、図3(d) に示すような各スペクト
ルλ1,λ2,…,λnの遅延時間に応じたサンプリン
グ信号により、複数のスペクトルλ1,λ2,…,λn
の強度信号が格別に時分割される。The signal of the light intensity detected by the two-dimensional photodetector 33 is converted into a plurality of spectra λ by the waveform measuring section 36.
Waveform in which 1, λ2, ..., λn are temporally superimposed (Fig. 3 (c)
See)). The waveform of the light intensity signal is converted into a plurality of spectra λ1, λ2, ... In the signal processing unit 37 by sampling signals according to the delay time of each spectrum λ1, λ2, ..., λn as shown in FIG. 3 (d). , Λn
Intensity signals are time-shared.
【0038】上述の作用が、イメージ光ファイバ24を構
成する各光ファイバ24i および2次元光検出器の各画素
を構成する光検出素子について行われることにより、検
体10の各点からの蛍光のスペクトル情報を2次元的に得
ることができ、また各画素毎に全てのスペクトルλ1,
λ2,…,λnの強度信号が合成されて検体10の2次元
形態画像情報を得ることができる。The above-described operation is performed for each optical fiber 24i forming the image optical fiber 24 and the photodetecting element forming each pixel of the two-dimensional photodetector, so that the spectrum of fluorescence from each point of the specimen 10 is obtained. Information can be obtained two-dimensionally, and all spectra λ1,
Two-dimensional morphological image information of the specimen 10 can be obtained by combining the intensity signals of λ2, ..., λn.
【0039】このように得られた2次元分光画像情報お
よび2次元形態画像情報は、CRT41に可視像として出
力される。The two-dimensional spectral image information and the two-dimensional morphological image information thus obtained are output to the CRT 41 as a visible image.
【0040】上述のように本実施例の分光ファイバース
コープによれば、形態情報と分光情報とを時間的および
空間的に効率よく計測することができ、またこれらの情
報を容易に2次元画像化することができる。As described above, according to the optical fiber scope of this embodiment, the morphological information and the spectral information can be efficiently measured in time and space, and these information can be easily two-dimensionally imaged. can do.
【0041】図5は本発明にかかる分光ファイバースコ
ープの第3の実施例を示す概略ブロック図である。図示
の分光ファイバースコープは、検出手段60が異なる以
外、前記第1の実施例および第2の実施例と同じ構成で
ある。検出手段60は、第2の集光レンズ23と2次元光検
出器33との間に配され、第2の集光レンズ23により結像
された複数のスペクトルλ1,λ2,…,λnからなる
光cの2次元光検出器33への通過を許容する開位置と通
過を阻止する閉位置との間を所定のサンプリング信号に
基づいて移動するシャッタ61と、このシャッタ61に前記
所定のサンプリング信号を出力する制御回路38と、シャ
ッタ61が開位置にあるときに2次元光検出器33により検
出された前記出力信号を記憶するメモリ39とからなる構
成である。FIG. 5 is a schematic block diagram showing a third embodiment of the optical fiber scope according to the present invention. The illustrated optical fiber scope has the same configuration as that of the first and second embodiments except that the detecting means 60 is different. The detecting means 60 is arranged between the second condenser lens 23 and the two-dimensional photodetector 33, and comprises a plurality of spectra λ1, λ2, ..., λn formed by the second condenser lens 23. A shutter 61 that moves between an open position that allows passage of the light c to the two-dimensional photodetector 33 and a closed position that blocks passage of the light c based on a predetermined sampling signal, and the shutter 61 uses the predetermined sampling signal. And a memory 39 for storing the output signal detected by the two-dimensional photodetector 33 when the shutter 61 is at the open position.
【0042】次に本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.
【0043】図6(a) はレーザ光源21より出力されるパ
ルス励起光aの波形、(b) は光ファイバ24i より出射さ
れる複数のスペクトルλ1,λ2,…,λnが時間的に
重畳した光cの波形、(c) は制御回路38よりシャッタ61
に出力されるサンプリング信号の波形をそれぞれ示す。
本実施例の分光ファイバースコープによれば、第1の実
施例と同様の作用により光ファイバ24i より出射された
時間幅τ2の光cは、第2の集光レンズ23により第2の
結像面Lに結像されるが、この際シャッタ61が開位置に
ある場合は、光cはシャッタ61を通過して2次元光検出
器33に到達する。一方、シャッタ61が閉位置にある場合
は、この光cはシャッタ61により遮断されて2次元光検
出器33に到達しない。FIG. 6 (a) shows the waveform of the pulsed excitation light a output from the laser light source 21, and FIG. 6 (b) shows a plurality of spectra λ1, λ2, ..., λn emitted from the optical fiber 24i which are temporally superposed. Waveform of light c, (c) is shutter 61 from control circuit 38
The waveforms of the sampling signals output to are shown respectively.
According to the optical fiber scope of the present embodiment, the light c having the time width τ2 emitted from the optical fiber 24i by the same operation as that of the first embodiment is transmitted by the second condenser lens 23 to the second image plane. When the shutter 61 is in the open position, the light c passes through the shutter 61 and reaches the two-dimensional photodetector 33. On the other hand, when the shutter 61 is in the closed position, this light c is blocked by the shutter 61 and does not reach the two-dimensional photodetector 33.
【0044】シャッタ61は通常、閉位置にあり、まず制
御回路38から図6(c) に示すスペクトルλ1の遅延時間
t1に基づくサンプリング信号S1をシャッタ61に出力
し、シャッタ61はこの遅延時間t1だけ開位置に移動す
る。このシャッタ61の開位置への移動によりスペクトル
λ1のみが2次元光検出器33により検出され、この検出
されたスペクトルλ1の強度信号はメモリ39に記憶され
る。次いで、制御回路38からスペクトルλ2の遅延時間
t2に基づくサンプリング信号S2をシャッタ61に出力
し、シャッタ61はこの遅延時間t2だけ開位置に移動
し、このシャッタ61の開位置への移動によりスペクトル
λ2のみが2次元光検出器33により検出され、この検出
されたスペクトルλ2の強度信号はメモリ39に記憶され
る。同様の作用が全てのスペクトルλ1,λ2,…,λ
nに対してなされ、メモリ39に全てのスペクトルλ1,
λ2,…,λnの強度が各別に記憶されて分光情報を得
る。The shutter 61 is normally in the closed position. First, the control circuit 38 outputs the sampling signal S1 based on the delay time t1 of the spectrum λ1 shown in FIG. 6 (c) to the shutter 61, and the shutter 61 outputs the delay time t1. Only move to the open position. By moving the shutter 61 to the open position, only the spectrum λ1 is detected by the two-dimensional photodetector 33, and the intensity signal of the detected spectrum λ1 is stored in the memory 39. Then, the control circuit 38 outputs the sampling signal S2 based on the delay time t2 of the spectrum λ2 to the shutter 61, and the shutter 61 moves to the open position for the delay time t2, and by moving the shutter 61 to the open position, the spectrum λ2. Only the two-dimensional photodetector 33 detects the intensity signal of the detected spectrum λ2 and stores it in the memory 39. The same effect applies to all spectra λ1, λ2, ..., λ
n for all spectra λ 1,
The intensities of λ2, ..., λn are stored separately to obtain spectral information.
【0045】上記作用が、イメージ光ファイバ24を構成
する各光ファイバ24i および2次元光検出器の各画素を
構成する光検出素子について行われることにより、検体
10の各点からの蛍光のスペクトル情報を2次元的に得る
ことができ、また各画素毎に全てのスペクトルλ1,λ
2,…,λnの強度信号が合成されて検体10の2次元形
態画像情報を得ることができる。The above operation is performed for each optical fiber 24i forming the image optical fiber 24 and the photodetecting element forming each pixel of the two-dimensional photodetector, whereby the sample
The fluorescence spectrum information from each of the 10 points can be obtained two-dimensionally, and all the spectra λ1, λ for each pixel.
The two-dimensional morphological image information of the specimen 10 can be obtained by combining the intensity signals of 2, ..., λn.
【0046】このように得られた2次元分光画像情報お
よび2次元形態画像情報は、CRT41に可視像として出
力される。The two-dimensional spectral image information and the two-dimensional morphological image information thus obtained are output to the CRT 41 as a visible image.
【0047】本実施例の分光ファイバースコープによれ
ば上述のように、形態情報と分光情報とを時間的および
空間的に効率よく計測することができ、またこれらの情
報を容易に2次元画像化することができる。According to the optical fiber scope of the present embodiment, as described above, the morphological information and the spectral information can be efficiently measured temporally and spatially, and these information can be easily two-dimensionally imaged. can do.
【0048】なお本発明の分光ファイバースコープは上
述のとうり光分散性を有するシングルモード光ファイバ
24i を複数本束ねた、シングルモードイメージ光ファイ
バ24を用いて2次元画像情報を得ているが、単に検体の
一点における分光情報を得ようとする場合は、この光分
散性を有するシングルモード光ファイバ24i を1本だけ
用いて分光装置として使用することも可能である。The split optical fiber scope of the present invention is a single-mode optical fiber having the above-mentioned conical light dispersion.
Two-dimensional image information is obtained by using a single-mode image optical fiber 24 that bundles a plurality of 24i. However, when simply trying to obtain the spectral information at one point of the sample, the single-mode light having this light dispersibility is used. It is also possible to use only one fiber 24i and use it as a spectroscopic device.
【図1】本発明にかかる分光ファイバースコープの第1
の実施例を示す概略ブロック図FIG. 1 is a first part of an optical fiber scope according to the present invention.
Block diagram showing an embodiment of
【図2】光分散性を有するシングルモードイメージ光フ
ァイバの作用を説明するための説明図FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the action of a single-mode image optical fiber having a light dispersion property.
【図3】(a) ドライバ32より出力されるパルス駆動信号
の波形を示す波形図 (b) 検体10より発せられる時間幅τ1のパルス状の蛍光
bの波形を示す波形図 (c) 光ファイバ24i より出射される時間幅τ2の光cの
波形を示す波形図 (d) 制御回路31より出力される光検出器駆動信号の波形
を示す波形図3A is a waveform diagram showing a waveform of a pulse drive signal output from a driver 32. FIG. 3B is a waveform diagram showing a waveform of pulsed fluorescence b having a time width τ1 emitted from the specimen 10. FIG. Waveform diagram showing the waveform of light c with time width τ2 emitted from 24i (d) Waveform diagram showing the waveform of the photodetector drive signal output from control circuit 31
【図4】本発明にかかる分光ファイバースコープの第2
の実施例を示す概略ブロック図FIG. 4 is a second part of the optical fiber scope according to the invention.
Block diagram showing an embodiment of
【図5】本発明にかかる分光ファイバースコープの第3
の実施例を示す概略ブロック図FIG. 5 is a third part of the optical fiber scope according to the invention.
Block diagram showing an embodiment of
【図6】(a) レーザ光源21より出力されるパルス励起光
aの波形を示す波形図 (b) 光ファイバ24i より出射される複数のスペクトルλ
1,λ2,…,λnが時間的に重畳した光cの波形を示
す波形図 (c) 制御回路38よりシャッタ61に出力されるサンプリン
グ信号の波形を示す波形図FIG. 6 (a) is a waveform diagram showing the waveform of the pulsed excitation light a output from the laser light source 21. (b) A plurality of spectra λ emitted from the optical fiber 24i.
1, λ2, ..., λn Waveform diagram showing the waveform of light c temporally superimposed (c) Waveform diagram showing the waveform of the sampling signal output from the control circuit 38 to the shutter 61
10 検体 21 レーザ光源 22,23 集光レンズ 24 シングルモードイメージ光ファイバ 24i シングルモード光ファイバ 30,50,60 検出手段 31,35,38 制御回路 32 ドライバ 33 2次元光検出器 34,39 メモリ 36 波形計測部 37 信号処理部 41 CRT 61 シャッタ 10 Sample 21 Laser light source 22, 23 Condenser lens 24 Single mode image optical fiber 24i Single mode optical fiber 30, 50, 60 Detection means 31, 35, 38 Control circuit 32 Driver 33 Two-dimensional photodetector 34, 39 Memory 36 Waveform Measuring unit 37 Signal processing unit 41 CRT 61 Shutter
Claims (4)
励起光源と、 該パルス励起光の照射により検体より発せられる光を第
1の結像面に結像せしめる第1の結像光学系と、 該第1の結像面に入射端を有し、該第1の結像光学系に
より結像された前記検体からの光を該入射端から出射端
まで導光する、光分散性を有するシングルモードイメー
ジ光ファイバと、 該光ファイバの前記出射端より出射する前記光を第2の
結像面に結像せしめる第2の結像光学系と、 該第2の結像面に設けられた2次元光検出器および該2
次元光検出器の出力信号を時系列的に分割して検出する
検出手段からなる2次元分光検出手段とを備えてなるこ
とを特徴とする分光ファイバースコープ。1. An excitation light source that emits pulsed excitation light for irradiating a sample, and a first imaging optical system that forms an image of light emitted from the sample by irradiation of the pulsed excitation light on a first imaging surface. , Having an incident end on the first image forming surface and guiding light from the specimen imaged by the first image forming optical system from the incident end to the emitting end, and having light dispersibility A single-mode image optical fiber, a second image-forming optical system that forms an image of the light emitted from the emission end of the optical fiber on a second image-forming surface, and a second image-forming surface. Two-dimensional photodetector and the two
A two-dimensional spectroscopic detection unit including a detection unit configured to detect an output signal of a three-dimensional photodetector by time-divisionally dividing the optical fiber scope.
出力信号を時系列的に分割せしめる光検出器駆動手段
と、該分割して得られた2次元光検出器の出力信号を記
憶する記憶手段とからなることを特徴とする請求項1記
載の分光ファイバースコープ。2. The photodetector driving means for dividing the output signal of the two-dimensional photodetector in time series, and the output signal of the two-dimensional photodetector obtained by the division. 2. The split optical fiber scope according to claim 1, further comprising a storage means.
出力信号の波形を計測する波形計測手段と、該波形計測
手段により計測された出力信号を時系列的に分割せしめ
る信号処理手段とからなることを特徴とする請求項1記
載の分光ファイバースコープ。3. The waveform measuring means for measuring the waveform of the output signal of the two-dimensional photodetector, and the signal processing means for dividing the output signal measured by the waveform measuring means in time series. The optical fiber scope according to claim 1, wherein the optical fiber scope comprises:
と前記第2の結像面との間に設けられ、所定の信号に基
づいて、前記第2の結像光学系により結像された前記光
の前記2次元光検出器への通過を許容する開位置と通過
を阻止する閉位置との間を移動するシャッタ手段と、該
シャッタ手段に前記所定の信号を出力するシャッタ開閉
手段と、該シャッタ手段が開位置にあるときに前記2次
元光検出器に検出された前記出力信号を記憶する記憶手
段とからなることを特徴とする請求項1記載の分光ファ
イバースコープ。4. The detecting means is provided between the second image forming optical system and the second image forming surface, and is connected by the second image forming optical system based on a predetermined signal. Shutter means for moving between an open position that allows passage of the imaged light to the two-dimensional photodetector and a closed position that blocks passage of the light, and shutter opening and closing for outputting the predetermined signal to the shutter means. 2. The split optical fiber scope according to claim 1, comprising means and storage means for storing the output signal detected by the two-dimensional photodetector when the shutter means is in the open position.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14817593A JP3222270B2 (en) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | Spectral fiberscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14817593A JP3222270B2 (en) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | Spectral fiberscope |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH075107A true JPH075107A (en) | 1995-01-10 |
| JP3222270B2 JP3222270B2 (en) | 2001-10-22 |
Family
ID=15446932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14817593A Expired - Fee Related JP3222270B2 (en) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | Spectral fiberscope |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3222270B2 (en) |
-
1993
- 1993-06-21 JP JP14817593A patent/JP3222270B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3222270B2 (en) | 2001-10-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6051835A (en) | Spectral imaging apparatus and methodology | |
| JP5329449B2 (en) | How to perform microscopic imaging | |
| EP1830174B1 (en) | Multi-channel fluorescence sample analyzer | |
| US5591981A (en) | Tunable excitation and/or tunable emission fluorescence imaging | |
| KR100352689B1 (en) | Advanced synchronous luminescence system | |
| US5784152A (en) | Tunable excitation and/or tunable detection microplate reader | |
| US20080174777A1 (en) | Spectrometers using 2-dimensional microelectromechanical digital micromirror devices | |
| US8089625B2 (en) | Time-resolved and wavelength-resolved spectroscopy for characterizing biological materials | |
| US20130126755A1 (en) | Method and device for simultaneous multi-channel and multi-method acquisition of synchronized parameters in cross-system fluorescence lifetime applications | |
| US7319520B2 (en) | Method for separating fluorescence spectra of dyes present in a sample | |
| JPS6332356A (en) | Device for analyzing and picture-displaying fluorescent signal | |
| US20100309464A1 (en) | Raman Chemical Imaging of Threat Agents Using Pulsed Laser Excitation and Time-Gated Detection | |
| JP2012032183A (en) | Sample observation device and sample observation method | |
| JP2011513740A (en) | Time-resolved spectroscopic analysis method and system using photon mixing detector | |
| US11921274B2 (en) | Method for detecting emission light, detection device and laser scanning microscope | |
| US7257289B2 (en) | Spectral microscope and method for data acquisition using a spectral microscope | |
| JP2005283264A (en) | Fluorescence spectrometer | |
| KR101629576B1 (en) | Apprtus and method for obtaining multi-wavelength fluorescence image | |
| JP4474582B2 (en) | Fluorescence detection method | |
| CN117859048A (en) | Micro Raman Spectroscopy Device | |
| JP2004191251A (en) | Fluorescence spectroscopic analyzer | |
| JP2022107510A (en) | Apparatus and method for measuring spectral components of raman scattered light | |
| CN212031304U (en) | Novel Raman spectrometer based on optical field coupling device | |
| JP3222270B2 (en) | Spectral fiberscope | |
| CN120659982A (en) | Light detection device and signal processing method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010807 |
|
| 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 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070817 Year of fee payment: 6 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070817 Year of fee payment: 6 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070817 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080817 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |