(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の光源から出射されるレーザ光を選択して試料に照射するシステムにおいて、光源の波長が近く波長分光ミラーの使用ができない場合、あるいは、複数のレーザの導光に適した光ファイバーが異なる場合などにおいてシステムの構築が容易な光源システムを提供する。【解決手段】複数の光源８１，８２から出射されるレーザ光のすべての光束が照射される位置に配置された角度調整が可能なミラー１４を配置し、ミラー１４により反射したレーザ光を前記対物レンズおよび結像レンズにより結像された前記レーザ光を照射する試料の結像面に集光する構成とする。【選択図】図３
2020067487.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特性の異なる複数のレーザ光のいずれかを選択して、対物レンズの観察視野内に配置された試料に、レーザ光を照射するレーザ光照射システムにおいて、
前記複数のレーザ光のすべての光束が照射される位置に配置された角度調整が可能なミラーと、
前記ミラーにより反射したレーザ光を前記対物レンズおよび結像レンズにより結像された前記レーザ光を照射する試料の結像面に集光するレンズと、を有し、
前記ミラーの角度を変更することにより、複数のレーザ光のいずれかを選択して前記レーザ光を照射する試料に照射することを特徴とする光照射システムのレーザ光選択方法。
【請求項２】
上記光照射システムのレーザ光選択方法において、レーザ光の選択を行う角度調整が可能なミラーにより、試料に照射するレーザ光の照射位置の調整がなされることを特徴とする請求項１に記載の光照射システムのレーザ光選択方法。
【請求項３】
上記光照射システムのレーザ光選択方法において、レーザ光の選択を行う角度調整が可能なミラーにより、試料に照射するレーザ光の照射位置の調整は、光学カメラにより観察される試料画像情報に基づいて調整がなされることを特徴とする請求項２に記載の光照射システムのレーザ光選択方法。
【請求項４】
上記光照射システムのレーザ光選択方法において、光学カメラにより観察される試料画像情報は、レーザ光を照射する物体を認識した後、物体の輪郭情報を抽出し、輪郭情報を構成する画素データからレーザ光を照射する位置情報を得ることを特徴とする請求項３に記載の光照射システムのレーザ光選択方法。
【請求項５】
上記光照射システムのレーザ光選択方法において、上記レーザ光の発光点は光ファイバー出射端であることを特徴とする請求項１より請求項４に記載の光照射システムのレーザ光選択方法。
【請求項６】
上記光照射システムのレーザ光選択方法において、角度調整が可能なミラーはアナログ的に角度調整が可能なミラーであることを特徴とする請求項１より請求項５に記載の光照射システムのレーザ光選択方法。
【請求項７】
顕微鏡カメラポートに接続することが可能な固着部と、
特性の異なる複数のレーザ光の発光点と、
前記複数のレーザ光のすべての光束が照射される位置に配置された角度調整が可能なミラーと、
前記ミラーにより反射したレーザ光を、カメラマウントポートに対応する結像面に集光する集光レンズと、を有し、
前記ミラーの角度を変更することにより、複数のレーザ光のいずれかを選択して、前記カメラマウントポートに接続されている光学系の視野に前記レーザ光を照射することを特徴とする光源装置。
【請求項８】
上記光源装置において、角度調整が可能なミラーにより、試料に照射するレーザ光の照射位置の調整がなされることを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
【請求項９】
上記光源装置は、撮像素子を有し、レーザ光の照射位置の観察がなされることを特徴とする請求項７または８に記載の光源装置。
【請求項１０】
上記光源装置は、観察される試料画像情報に基づいて角度調整が可能なミラーの角度調整がなされることを特徴とする請求項７および９に記載の光源装置。
【請求項１１】
上記光源装置は、上記撮像素子により観察される試料画像情報は、レーザ光を照射する物体を認識した後、物体の輪郭情報を抽出し、輪郭情報を構成する画素データからレーザ光を照射する位置情報を得ることを特徴とする請求項１０に記載の光源装置。
【請求項１２】
上記レーザ光の発光点は、光ファイバー出射端であることを特徴とする請求項７より請求項１１に記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料に異なる波長のレーザ光を選択して照射する光遺伝学などの研究において、選択を行うレーザ光源に関する制約条件を緩和しレーザ光源の選択性が高くするとともに、試料へのレーザ照射位置の調整が容易な、光照射システムのレーザ光選択方法および光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｋａｒｌ  Ｄｅｉｓｓｅｒｏｔｈらにより研究が進められている光遺伝学（オプトジェネティックス）の分野においては、非特許文献１に示すように細胞に対して、５５０ｎｍという緑色の光を照射した状態と、５９０ｎｍという黄色の光を照射した状態で、細胞の活性化の状態が異なることを利用した研究がなされている。図１に光遺伝学の研究領域において一般的に用いられているレーザ光の選択照射装置の例を示す。図１に示すレーザ光の選択照射装置においては、細胞チャンバー３０の細胞培養液３２の中に配置された細胞３３が顕微鏡対物レンズ２の視野内に配置されている。そして、蛍光励起光源１、光源レンズ１１、エキサイトフィルタ６１と蛍光ダイクロイックビームスプリッター６３と蛍光エミッションフィルタ６２よりなる蛍光キューブ６０、さらには顕微鏡のカメラポート５ａに配置された撮像素子３４を有するカメラ２０により、観察用ガラス３１上の細胞３３の画像が観察されるようになっている。ここで蛍光励起照明光路を光束１５に示し、励起した蛍光画像観察の光路は光束１６に示す。また、ハーフミラー１２により顕微鏡内においてカメラ２０が接続されているカメラポート５ａと同等のカメラポート５ｂにおける結像面２１の位置に、光ファイバーコネクタ７９の発光位置を配置させる構成となっており、この光ファイバーコネクタ７９が接続されている光ファイバー７７の他方の端の光ファイバーコネクタ７８にレーザ光源７１および７２の光が入射される構成となっている。
【０００３】
光ファイバーコネクタ７８より入射したレーザ光は光ファイバーコネクタ７９より出射し、光ファイバーコネクタ７９は対物レンズ２により観察がなされている試料の結像面２１に配置されているので、試料に照射されることなる。光源７１より出射したレーザ光を平行光にするコリメートレンズ７３、および光源７２より出射したレーザ光を平行光にするコリメートレンズ７４、さらには、これらレーザ光を光ファイバー７７に導光されるための集光レンズ７６の間には、波長選択性を有するダイクロイックミラー７５が配置されている。このダイクロイックミラー７５は、光源７１より出射されるレーザ光を反射し、光源７２より出射されるレーザ光を透過する特性を有するミラーとすることにより、図１に示すように光源７２を発光させた場合には、光源７２より出射した例えば５９０ｎｍのレーザ光が細胞３３に照射される構成となっている。そして図２に示すように光源７１を発光させた場合には、光源７１より出射した例えば５５０ｎｍのレーザ光が細胞３３に照射される構成となっている。
【０００４】
図１および図２に示したレーザ光の選択照射装置においては、光源７１より出射した光は、レンズ７３、ダイクロイックミラー７５、および集光レンズ７６により精密な位置合わせがなされ光ファイバーコネクタ７８に結合し光ファイバー７７を導光するような構成となっており、光源７２より出射した光は、レンズ７４、ダイクロイックミラー７５、および集光レンズ７６により精密な位置合わせがなされ光ファイバーコネクタ７８に結合し光ファイバー７７を導光するような構成となっている。そして、これらの位置が少しでもずれた場合には、光ファイバー７７に導光する光量が減少あるいは導光しない状態となり、ソフトウェア上での修理が不可能な状態となってしまう。
【０００５】
図１および図２に示したレーザ光の選択照射装置においては、用いるレーザ光波長が５５０ｎｍと５９０ｎｍというようにともに可視光であり、２０ｎｍ以上の波長が異なり、さらには使用するレーザがともに連続波であるＣＷ（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｗａｖｅ）レーザである場合には、ダイクロイックミラー７５を用いた合波が可能であり、同一の光ファイバー７７を用いることができる。しかし、光遺伝学に用いられるレーザ光源の波長は、５５０ｎｍと５９０ｎｍの２波長に限られることはなく、さまざまなレーザ光源とその組み合わせが存在する。選択するレーザ光源の波長の差が１０ｎｍを下回る場合には、ダイクロイックミラー７５を用いた合波が不可能となりダイクロイックミラーではなくハーフミラーを用いることとなるので光量が大きく損失してしまう。さらには、レーザが特許文献１に示すようなパルスレーザである場合には、大きいパワーを導光することができるコア径の大きい光ファイバーを用いる必要があるので、ＣＷレーザの導光に適した小さいコア径の光ファイバーにはパルスレーザ光を導光させることができないという欠点がある。したがって、コア径の小さいシングルモードの光ファイバーを用いる必要がある場合には、パルスレーザ光源と組み合わせることができないという場合もある。
図１および図２に示したレーザ光の選択照射装置においては、結像面２１において発光点となる光ファイバーコネクタ７９は固定されているので、試料におけるレーザ照射位置の調整はできない構成となっている。したがって、カメラ２０によりレーザ光の照射を行いたい試料の位置がレーザ光が照射できない位置にあった場合には、顕微鏡ステージの移動を行う必要がある。振動を嫌う試料の場合には顕微鏡ステージを早いスピードで移動することができないので、その場合には、レーザ光の照射を行いたい試料の移動に長い時間を要してしまうという欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５９３３２７４号明細書
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｋａｒｌ  Ｄｅｉｓｓｅｒｏｔｈ  「Ｏｐｔｏｇｅｎｅｔｉｃｓ」，Ｎａｔｕｒｅ  Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｖｏｌ．８，Ｎｏ．１，Ｊａｎｕａｒｙ  ２０１１、ｐｐ．２６−２９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、選択を行うレーザ光源の波長が近くダイクロイックミラーを用いることができない程度に近い場合であっても光量損失の低下を生じないシステムを構築可能とする。さらに、選択を行うレーザ光の強度あるいは波長が大きく異なり同一の光ファイバーを用いることができず、従来のシステムでは実現することができなかったレーザ光源を組合せの場合においても適用可能な光照射システムのレーザ光選択方法および光源装置を提供しようとするものである。
【０００９】
さらに、従来のレーザ光の選択照射装置の欠点であったアライメントのずれが生じた場合にソフトウェアにより修復できないという欠点にも対応する光照射システムのレーザ光選択方法および光源装置を提案しようとするものである。そして、試料におけるレーザ光の照射位置の調整する機能、光学カメラで観察する画像情報からレーザ光の照射位置の調整する機能を有する光照射システムのレーザ光選択方法および光源装置を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる課題を解決するため本発明の光照射システムのレーザ光選択方法および光源装置においては、異なる発光点を有する複数のレーザ光のすべての光束が照射される位置に角度調整が可能なミラーを配置する。前記角度調整が可能なミラーにより反射したレーザ光を照射する試料の結像面に集光する配置とすることにより、角度調整が可能なミラーの角度を調整することにより、レーザ光の選択を行うこととする。さらには、このミラー角度の微調整を行うことにより、試料におけるレーザ光の照射位置の調整も行うことができるとともに、光源の位置が何等かの衝撃によりずれた場合においても、ミラーの角度の微調整を行う校正数値をソフトウェアで調整することにより、光量の損失がなく使用可能な状態とすることができる。さらには、レーザ光の選択と照射位置調整を行うミラーと光学画像を取得するカメラを一つのカメラポートアダプタを用いて顕微鏡などの光学機器に接続できる構成とすることにより、顕微鏡などの光学機器に取り付ける都度校正作業を行うことなく、カメラで取得した画像からレーザ照射位置を導くことができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明によれば、複数のレーザ光源から出射されるレーザ光を選択し試料に照射する光照射システムにおいて、選択を行うレーザ光源の波長が近くダイクロイックミラーを用いることができない程度に近い場合であっても光量損失の低下を生じないシステムを構築可能とする。さらに、選択を行うレーザ光の強度あるいは波長が大きく異なり同一の光ファイバーを用いることができず、従来のシステムでは実現することができなかったレーザ光源を組合せの場合においても適用可能な光照射システムのレーザ光選択方法および光源装置を提供することができる。従来の光照射システムにおいては、光源の位置が何等かの衝撃によりずれた場合においては光量の復帰をソフトウェアのみで行うことができなかったが、本発明の光照射システムのレーザ光選択方法および光源装置においては、ソフトウェアのみでの対応が可能となる。
対物レンズの視野内において、ステージを移動させることなく、レーザ光を照射する位置の調整も行うことができる。そして、レーザ光の選択と照射位置調整を行うミラーと光学画像を取得するカメラを一つのカメラポートアダプタを用いて顕微鏡などの光学機器に接続できる構成とすることにより、光学機器に接続する都度に校正データを取得する必要なくカメラで取得した画像からレーザ照射位置を導くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来のレーザ光源切り替え機能を有する光照射システムの概略構成図である。
【図２】従来のレーザ光源切り替え機能を有する光照射システムの概略構成図である。
【図３】本発明のレーザ光源切り替え機能を有する光源装置の概略構成図である。
【図４】本発明のレーザ光源切り替え機能を有する光照射システムの概略構成図である。
【図５】本発明のレーザ光源切り替え機能を有する光照射システムの概略構成図である。
【図６】本発明のレーザ光源切り替え機能を有する光照射システムの概略構成図である。
【図７】本発明のレーザ光源切り替え機能を有する光照射システムの使用方法を示すフロー図である。
【図８】本発明のレーザ光照射位置の特定方法の説明図である。
【図９】本発明のレーザ光照射位置の特定方法の説明図である。
【図１０】本発明のレーザ光照射位置の特定方法の説明図である。
【図１１】本発明のレーザ光照射位置の特定方法の説明図である。
【図１２】本発明のレーザ光照射位置の特定方法の説明図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態によるレーザ光源切り替え機能を有する光源装置の概略構成図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態によるレーザ光源切り替え機能を有する光照射システムの概略構成図である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態によるレーザ光源切り替え機能を有する光源装置の概略構成図である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態によるレーザ光源切り替え機能を有する光照射システムの概略構成図である。
【図１７】本発明の第４の実施の形態によるレーザ光源切り替え機能を有する光源装置の概略構成図である。
【図１８】本発明の第４の実施の形態によるレーザ光源切り替え機能を有する光照射システムの概略構成図である。
【図１９】本発明の第５の実施の形態によるレーザ光源切り替え機能を有する光源装置の概略構成図である。
【図２０】本発明の第５の実施の形態によるレーザ光源切り替え機能を有する光照射システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１の実施の形態による光照射システムのレーザ光選択に用いる光源装置２０１の概略構成図を図３に示す。この光源装置は、顕微鏡などの光学機器に設けられているカメラポートに接続可能なカメラポートアダプタ６を有するものである。第１のレーザ光源８１より出射する光はコリメートレンズ８３により平行光とされ、可動ミラー１４に照射する構成となっている。また、第２のレーザ光源８２より出射する光もコリメートレンズ８４により平行光とされ、可動ミラー１４に照射する構成となっている。図３は、第１のレーザ光源８１が発光している状態を示している。第１のレーザ光源８１より出射したレーザ光は、破線で示す光束１８ａに示すように可動ミラー１４により反射した後、スキャンレンズ９に入射し、カメラポートの規格により定義される結像面２１に集光点を結ぶ構成とされている。カメラポートアダプタ６とスキャンレンズ９および可動ミラー１４は光軸が一致する構成となっている。ここで可動ミラー１４には、例えばＭｉｒｒｏｒｃｌｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社などより製品化されている２軸方向の角度位置がアナログ的に調整可能なＭＥＭＳ方式のミラーなどを用いることが可能である。なお、角度位置がアナログ的に調整可能であれば、可動ミラー１４はＭＥＭＳ方式に限定されない。
【００１４】
図４は、図３に示した光源装置２０１を用いた光照射システム１０１を示したものである。図１に示したレーザ光の選択照射装置とほぼ同様に、細胞チャンバー３０の細胞培養液３２の中に配置された細胞３３が顕微鏡対物レンズ２の視野内に配置されている。そして、蛍光励起光源１、光源レンズ１１、エキサイトフィルタ６１と蛍光ダイクロイックビームスプリッター６３と蛍光エミッションフィルタ６２よりなる蛍光キューブ６０、さらには顕微鏡のカメラポート５ａに配置された撮像素子３４を有するカメラ２０により、観察用ガラス３１上の細胞３３の画像が観察されるようになっている。ここで蛍光励起照明の光路を光束１５に示し、励起した蛍光画像観察の光路を光束１６に示す。
ハーフミラー１２により顕微鏡内においてカメラ２０が接続されているカメラポート５ａと同等のカメラポート５ｂに図３に示した光源装置２０１が接続されている。第１のレーザ光源８１より出射したレーザ光は、カメラポートの規格により定義される結像面２１に集光しており、カメラポートアダプタ６とスキャンレンズ９および可動ミラー１４は光軸が一致する構成となっているので、対物レンズ２の視野にあるレーザ光の照射対象に照射される構成となっている。
【００１５】
ここでレーザ光源の切り替えについての説明を行う。第１のレーザ光源８１を消灯した後に、可動ミラーの位置調整を行う。可動ミラーの調整位置は、第２のレーザ光源８２より出射したレーザ光が、破線で示す光束１８ｂに示すように可動ミラー１４により反射した後、スキャンレンズ９に入射し、カメラポートの規格により定義される結像面２１に集光点を結ぶ位置とする。可動ミラー１４の角度調整が終了した後に、第２のレーザ光源８２を点灯する。
図４の説明と同様に、第２のレーザ光源８２より出射したレーザ光は、カメラポートの規格により定義される結像面２１に集光しており、カメラポートアダプタ６とスキャンレンズ９および可動ミラー１４は光軸が一致する構成となっている。図５に、第２のレーザ光源より出射した光が対物レンズ２の視野にあるレーザ光の照射対象に照射される構成となっている光照射システム１０１の概略構成図を示す。
【００１６】
図４および図５に説明したように、可動ミラー１４の位置を調整することにより、ダイクロイックミラーを用いることなく第１の光源８１と第２の光源８２から出射されるレーザ光を選択し試料にレーザ照射することができる。本発明の光源選択方法を用いることにより、光源１と光源２の波長が極めて近く、ダイクロイックミラーを用いることによる高効率での合波が容易でない場合においても、光量の損失なく光源を切り替えることが可能である。
【００１７】
次に本発明の光照射システム１０１を用いて、可動ミラー１４の角度を微調整することにより、第２の光源８２より出射されるレーザ光を、対物レンズ２の視野内の任意の位置に照射する方法についての説明を行う。可動ミラー１４の位置をスキャンレンズ９のバックフォーカスの距離の位置に配置し、第２の光源８２より出射されるレーザ光の角度の微調整により、結像面２１における集光スポットの位置を微調整することが可能である。図６は、可動ミラー１４の角度の微調整により、細胞３３ｂにレーザ光を照射している光照射システム１０１を示す。ここでスキャンレンズ９には、Ｔｈｏｒｌａｂｓ社より市販されているスキャンレンズ：ＬＳＭ０３−ＶＩＳを用いたが、このレンズに限定することなく本発明の実施は可能である。
【００１８】
対物レンズの視野内における細胞にレーザ光を照射するためには、対物レンズの視野を観察するカメラ２０からの画像を用いて可動ミラー１４の位置を調整する必要がある。図７に、カメラ２０により観察される画像から、観察視野内の細胞にレーザを照射するために可動ミラーの調整方法を示すフロー図を示す。まずステップ１として、照射するレーザ光源を選択しておく。次にステップ２として画像をカメラ２０により取得する。
説明に際して、第１の実施の形態における光照射システム１０１における蛍光フィルターキューブ６０は、ＤＡＰＩ染色された細胞核を認識するための約３６５ｎｍの波長を透過するエキサイトフィルタ６１、４００ｎｍ以下の波長を反射し４００ｎｍ以上の波長を透過するダイクロイックミラー６３、４２０ｎｍ以上の波長を透過するエミッションフィルタ６２を用いており、蛍光励起光源１を発光させることにより、カメラ２０にはＤＡＰＩ染色された細胞核の画像が観察される構成例とする。
次にステップ３において画像から照射する位置を算出し、ステップ４においてその算出した位置データにレーザ光を照射するための可動ミラーの角度情報を算出する。ここで、本発明の光源装置においては、複数の光源を有するにも関わらず、可動ミラーは１つとしているので、視野の中心にレーザ光を照射する可動ミラーの角度位置は、複数の光源のそれぞれに応じて異なるので、ステップ４においては、ステップ１で選択した光源に応じた演算を用いる必要がある。次にステップ５において、ステップ４で算出したミラー位置にミラーを移動させる。そしてステップ６において選択した光源を発光させ試料にレーザ光を照射する。
ここで、振動・衝撃などの影響により第１のレーザ光源８１より出射されるレーザ光の可動ミラー１４に入射する方向などが変化してしまった場合においては、ステップ４に用いるミラー位置を算出する算出データを変更することにより対応することができるので、本発明のシステムはソフトウェアのみでの対応が可能である。
【００１９】
ステップ３の取得画像からレーザ光を照射する位置の算出方法について、図８から図１２を用いて説明する。図８は例として用いたＤＡＰＩ染色された細胞核画像を模擬した観察画像であり、縦横ともに１００画素の輝点データであり輝度情報は輝度値範囲が０から２５５の８ビットのデータである。細胞核の中心位置を画像解析により解析を行った比較結果を図９から図１２に示す。
【００２０】
図９は、図８に得られた画像において輝度値が２５０以上の画素を白、輝度値が２５０未満の画素を黒として２値化画像である。図１０は、図９に示した画像に対してＸ方向とＹ方向のそれぞれに１画素の膨張処理を行った後、もとの画像を差し引いて作製した輪郭画像であり、輪郭部分を白として他の部分を黒とした画像である。図９においては白となった画素数は３１４画素あり、図１０においては白となった画素数は８４画素あった。
図９、図１０に示した画像からレーザ照射位置の算出をするべく、画素座標値の平均化処理を行いその処理時間を比較した。図８の画像から輝度２５０を超える画素座標数値の取得とデータの平均化処理を１０００回行うのにかかった時間（５回平均）は３３．２秒であった。図８の画像から輝度２５０を超える画像を得たあと画像の１画素の膨張化と元画像の減算を行い輪郭画像を取得した後、輪郭画像の画素座標数値の取得とデータの平均化処理を１０００回行うのにかかった時間（５回平均）は２６．０秒であった。したがって、図９に示す画像からその平均値を求めるよりも、図１０に示す輪郭画像を取得する工程を加え、その輪郭画像から平均値を求めるほうが計算時間が早いことが分かった。
【００２１】
図９と図１０は輝度値のしきい値を２５０とした結果であるが、図１１と図１２に輝度値のしきい値を５０とした結果を示す。図８の画像から輝度５０を超える図１１に示す画像の画素位置の取得とデータの平均化処理を１０００回行うのにかかった時間（５回平均）は３３．８秒であった。そして、図８の画像から輝度５０を超える画素を得たあと画像の１画素の膨張化と元画像の減算を行い図１２に示す輪郭画像の取得と輪郭画像の位置の取得とデータの平均化処理を１０００回行うのにかかった時間（５回平均）は２６．６秒であった。したがって、画像処理の工程が多くなっても輪郭画像からレーザ照射位置を算出する方法のほうが処理時間が早いという結果がしきい値の輝度に依存せず得られた。
【００２２】
したがって、図７に示す本発明の細胞位置認識においては、画像から得たレーザ光照射対象の輪郭画像を取得しその平均化処理を行う方法を採用した。なお、図９、図１１において白色とした画素の座標の平均化を行った数値と、図１０、図１２において白色とした画素の座標の平均化を行った数値においてはその差異は０．２ピクセル以下であったので、２つの処理方法によるレーザ照射位置の差異はなかった。
【００２３】
本発明の第２の実施の形態によるレーザ光源切り替え機能を有する光源装置２０２の概略構成図を図１３に示す。
光源装置２０２は、顕微鏡などの光学機器のカメラポートに接続するカメラポートアダプタ６を有し、カメラポートアダプタ６付近にミラー２８が配置され、光源装置２０２内に撮像素子３４が配置され第１の実施の形態におけるカメラ２０により撮影される画像と同等の画像撮影が可能である。また、図３に示した第１の実施の形態の光源装置と同様に、第１のレーザ光源８１より出射する光はコリメートレンズ８３により平行光とされ、可動ミラー１４に照射する構成となっている。また、第２のレーザ光源８２より出射する光もコリメートレンズ８４により平行光とされ、可動ミラー１４に照射する構成となっている。図１３は、第１のレーザ光源８１が発光している状態を示している。第１のレーザ光源８１より出射したレーザ光は、破線で示す光束１８に示すように可動ミラー１４により反射した後、スキャンレンズ９に入射し、カメラポートの規格により定義される結像面２１に集光点を結ぶ構成とされている。カメラポートアダプタ６とスキャンレンズ９および可動ミラー１４はミラー２８を介して光軸が一致する構成となっている。
またミラー２８の表面におけるコーティングピットなどにより第１のレーザ光源８１あるいは第２のレーザ光源の波長が乱反射してイメージャー３４に入射しハレーションを生じることを防止し、第１のレーザ光源８１あるいは第２のレーザ光源の光量が大きい場合には、第１のレーザ光源８１あるいは第２のレーザ光源の波長を吸収する光学フィルタ２９を撮像素子３４の前に挿入することが望ましい。
【００２４】
図１４は、図１３に示す本発明の第２の実施の形態による光源装置２０２を搭載したレーザ光源切り替え機能を有する光照射システム１０２の概略構成図である。光源装置２０２は、顕微鏡のカメラポート５ａに接続されている。
第１の実施の形態においては、光学カメラ２０と光源装置１０１が別々のカメラポート５ａ、５ｂに取り付けられていたので、第１の実施例の図７のレーザ照射位置を画像から取得する際において、カメラ位置とレーザ照射を制御する可動ミラーの位置校正作業が、それぞれのカメラポート５ａ、５ｂに取り付けられた後でないと行うことができないが、図１３に示す第２の実施の形態の光源装置１０２は、同一のカメラポートに接続されている光源装置２０２内に細胞など試料の画像を撮影する撮像素子３４と、光源の選択およびレーザ光の照射位置の微調整を行う可動ミラー１４が搭載されている。いずれのカメラポートに接続しても、撮像素子３４とスキャンレンズ９、可動ミラー１４および第１および第２のレーザ光源８１，８２の位置関係は変化しないので、カメラポートに接続する前に位置校正作業が可能となる。したがって、いずれのカメラポートに接続しても位置校正を変更する必要がなく使いやすいという特徴を有する。
本発明の第２の実施の形態においても、可動ミラー１４の角度を調整することにより、試料に照射するレーザ光を第１の光源８１から出射されるレーザ光あるいは、第２の光源８２から出射されるレーザ光のどちらにするかの選択ができること、および可動ミラー１４の角度を微調整することにより試料に照射位置の調整をすることができることについては同様であるので具体的説明は省略する。
【００２５】
本発明の第３の実施の形態によるレーザ光源切り替え機能を有する光源装置２０３の概略構成図を図１５に示す。
光源装置２０３は、図３における第１のレーザ光源８１の位置に、第３のレーザ光源８５から出射されるレーザ光が結合レンズ９７により光ファイバーコネクタ９３に結合し、光ファイバー９５を導光し出射する光ファイバーコネクタ９１の発光点が配置されている。また同様に図３における第２のレーザ光源８２の位置に、第４のレーザ光源８６から出射されるレーザ光が結合レンズ９８により光ファイバーコネクタ９４に結合し、光ファイバー９６を導光し出射する光ファイバーコネクタ９２の発光点が配置されている。
光ファイバーコネクタ９１より出射する第３のレーザ光源８５の光はコリメートレンズ８３により平行光とされ、可動ミラー１４に照射する構成となっている。また、光ファイバーコネクタ９２より出射する第４のレーザ光源８６より出射する光もコリメートレンズ８４により平行光とされ、可動ミラー１４に照射する構成となっている。図１５は、第３のレーザ光源８５が発光している状態を示している。第３のレーザ光源８５より出射したレーザ光は、破線で示す光束１８に示すように可動ミラー１４により反射した後、スキャンレンズ９に入射し、カメラポートの規格により定義される結像面２１に集光点を結ぶ構成とされている。カメラポートアダプタ６とスキャンレンズ９および可動ミラー１４は光軸が一致する構成となっている。
【００２６】
図１６は、図１５に示す本発明の第３の実施の形態による光源装置２０３を搭載したレーザ光源切り替え機能を有する光照射システム１０３の概略構成図である。
このような構成とすることにより、例えば第３のレーザ光源８５が大パワーレーザであり、光ファイバー９５がコア径の太い光ファイバーであり、第４のレーザ光源８６が光ファイバー９６にシングルモード光ファイバーを用いることが望ましいレーザ光源である場合など、２つの光源の最適な光ファイバーが異なる場合において、それぞれの光源に適した光ファイバーを使用することができるという特徴がある。従来の例においては、コア径の小さいシングルモードの光導波路を用いる必要のあるレーザ光源を用いる必要がある場合には、コア径の大きい光ファイバーでないと導光することができないパルスレーザ光を採用することができなかった。しかし本発明においては、コア径の小さいシングルモードの光導波路を用いる必要のあるレーザ光源を用いる必要がある場合においても、コア径の大きい光ファイバーでないと導光することができないパルスレーザ光を採用することが可能となる。
本発明の第３の実施の形態においても、可動ミラー１４の角度を調整することにより、試料に照射するレーザ光を第３の光源８５から出射されるレーザ光あるいは、第４の光源８６から出射されるレーザ光のどちらにするかの選択ができること、および可動ミラー１４の角度を微調整することにより試料に照射位置の調整をすることができることについては同様であるので具体的説明は省略する。
【００２７】
本発明の第４の実施の形態によるレーザ光源切り替え機能を有する光源装置２０４の概略構成図を図１７に示す。
光源装置２０４は、図１３における第１のレーザ光源８１の位置に、第３のレーザ光源８５から出射されるレーザ光が結合レンズ９７により光ファイバーコネクタ９３に結合し、光ファイバー９５を導光し出射する光ファイバーコネクタ９１の発光点が配置されている。また同様に図１３における第２のレーザ光源８２の位置に、第４のレーザ光源８６から出射されるレーザ光が結合レンズ９８により光ファイバーコネクタ９４に結合し、光ファイバー９６を導光し出射する光ファイバーコネクタ９２の発光点が配置されている。
光ファイバーコネクタ９１より出射する第３のレーザ光源８５の光はコリメートレンズ８３により平行光とされ、可動ミラー１４に照射する構成となっている。また、光ファイバーコネクタ９２より出射する第４のレーザ光源８６より出射する光もコリメートレンズ８４により平行光とされ、可動ミラー１４に照射する構成となっている。図１５は、第３のレーザ光源８５が発光している状態を示している。第３のレーザ光源８５より出射したレーザ光は、破線で示す光束１８に示すように可動ミラー１４により反射した後、スキャンレンズ９に入射し、カメラポートの規格により定義される結像面２１に集光点を結ぶ構成とされている。カメラポートアダプタ６とスキャンレンズ９および可動ミラー１４はミラー２８を介して光軸が一致する構成となっている。
【００２８】
図１８は、図１７に示す本発明の第４の実施の形態による光源装置２０４を搭載したレーザ光源切り替え機能を有する光照射システム１０４の概略構成図である。光源装置２０４は、顕微鏡のカメラポート５ａに接続されている。
この第４の実施の形態に示す光照射システム１０４は、第２の実施例と第３の実施例を合わせたものであるので、第２の実施例で示した光照射システム１０２の有する特徴である撮像素子３４と撮像素子３４とスキャンレンズ９、可動ミラー１４および光ファイバーコネクタ９１、光ファイバーコネクタ９２の位置関係は変化しないので、カメラポートに接続する前に位置校正作業が可能となり、いずれのカメラポートに接続しても位置校正を変更する必要がなく使いやすいという特徴を有する。また、第３の実施例で示した光照射システム１０３の有する特徴である２つの光源の最適な光ファイバーが異なる場合において、それぞれの光源に適した光ファイバーを使用することができるという特徴を有する。従来の例においては、コア径の小さいシングルモードの光導波路を用いる必要のあるレーザ光源を用いる必要がある場合には、コア径の大きい光ファイバーでないと導光することができないパルスレーザ光を採用することができなかった。しかし本発明においては、コア径の小さいシングルモードの光導波路を用いる必要のあるレーザ光源を用いる必要がある場合においても、コア径の大きい光ファイバーでないと導光することができないパルスレーザ光を採用することが可能となる。
本発明の第４の実施の形態においても、可動ミラー１４の角度を調整することにより、試料に照射するレーザ光を第３の光源８５から出射されるレーザ光あるいは、第４の光源８６から出射されるレーザ光のどちらにするかの選択ができること、および可動ミラー１４の角度を微調整することにより試料に照射位置の調整をすることができることについては同様であるので具体的説明は省略する。
【００２９】
本発明の第５の実施の形態によるレーザ光源切り替え機能を有する光源装置２０５の概略構成図を図１９に示す。
光源装置２０５は、図１３における第１のレーザ光源８１の位置に、第３のレーザ光源８５から出射されるレーザ光が結合レンズ９７により光ファイバーコネクタ９３に結合し、光ファイバー９５を導光し出射する光ファイバーコネクタ９１の発光点が配置されている構成である。この構成は、第２の実施の形態の光源装置２０２と第４の実施の形態の光源装置２０４からそれぞれ１つずつ光源を用いた形態となっている。
図２０は、図１９に示す本発明の第５の実施の形態による光源装置２０５を搭載したレーザ光源切り替え機能を有する光照射システム１０５の概略構成図である。
本発明は、複数の光源装置の形状が揃っている必要はないので、この本発明の第５の実施の形態においても、可動ミラー１４の角度を調整することにより、試料に照射するレーザ光を第３の光源８５から出射されるレーザ光あるいは第２の光源８２から出射されるレーザ光のどちらにするかの選択ができること、および可動ミラー１４の角度を微調整することにより試料に照射位置の調整をすることができることについては同様であるので具体的説明は省略する。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、光遺伝学など複数の特性の異なるレーザ光を選択し、試料に照射するシステムなどにおいて利用することができる。また、特性の異なるレーザを選択し照射する場合においては、光遺伝学の分野に限定することなく利用可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１……蛍光励起光源、２……対物レンズ、３……結像レンズ、５……カメラポート、６……カメラポートアダプタ、９……スキャンレンズ、１１、７３、７４、７６、８３、８４、９７、９８……レンズ、１２、２８、７５……ミラー、１４……角度調整可能ミラー、１５……蛍光励起照明光束、１６……蛍光画像観察光束、１７、１８……レーザ光束、２０……カメラ、２１……結像面、２９……光学フィルタ、３０……細胞培養ディッシュ、３１……観察用ガラス、３２……培養液、３３……細胞、３４、３５……撮像素子、６０……蛍光観察フィルターキューブ、６１……蛍光観察エキサイトフィルタ、６２……蛍光観察エミッションフィルタ、６３……蛍光観察ダイクロイックミラー、７１、７２、８１、８２、８５、８６……レーザ側光源、７７、９５、９６……光ファイバー、７８、７９、９１、９２、９３、９４……光ファイバーコネクタ、１００、１０１、１０２、１０３、１０４……レーザ光照射装置、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５……光源装置
【図１】
2020067487.tif 000003
【図２】
2020067487.tif 000004
【図３】
2020067487.tif 000005
【図４】
2020067487.tif 000006
【図５】
2020067487.tif 000007
【図６】
2020067487.tif 000008
【図７】
2020067487.tif 000009
【図８】
2020067487.tif 000010
【図９】
2020067487.tif 000011
【図１０】
2020067487.tif 000012
【図１１】
2020067487.tif 000013
【図１２】
2020067487.tif 000014
【図１３】
2020067487.tif 000015
【図１４】
2020067487.tif 000016
【図１５】
2020067487.tif 000017
【図１６】
2020067487.tif 000018
【図１７】
2020067487.tif 000019
【図１８】
2020067487.tif 000020
【図１９】
2020067487.tif 000021
【図２０】
2020067487.tif 000022