(57)【要約】【課題】温度変化によるセクショニング性能の低下を防止する走査型共焦点システムと、これを有する走査型共焦点顕微鏡装置を提供すること。【解決手段】点光源Ａからのレーザ光を標本上でスキャンするスキャナ２６と、前記標本から観察光を集光する集光レンズ２８と、前記集光レンズの後側焦点位置に配置されたピンホール２９と、前記ピンホールを通過した前記観察光を検出する光検出手段５ａと、少なくとも１つの温度センサー５１と、前記温度センサーで検出された温度に基づく、前記前点光源と前記ピンホールとの共役関係からの位置ずれを補正する補正値を記憶する補正テーブル１０ａと、前記補正値に基づき前記位置ずれを補正する位置ずれ補正手段５２と、を具備する走査型共焦点システム５。【選択図】図１
2009175177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点光源からの光を標本上でスキャンするスキャナと、
前記標本から観察光を集光する集光レンズと、
前記集光レンズの後側焦点位置に配置されたピンホールと、
前記ピンホールを通過した前記観察光を検出する光検出手段と、
少なくとも１つの温度センサーと、
前記温度センサーで検出された温度に基づく、前記点光源と前記ピンホールとの共役関係からの位置ずれを補正する補正値を記憶する記憶手段と、
前記補正値に基づき前記位置ずれを補正する位置ずれ補正手段と、
を具備してなることを特徴とする走査型共焦点システム。
【請求項２】
前記温度センサーは、前記スキャナの近傍、前記集光レンズの近傍、前記ピンホールの近傍、前記走査型共焦点システムの内部、前記走査型共焦点システムの外部の少なくとも１箇所に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の走査型共焦点システム。
【請求項３】
前記温度センサーを２つ有し、
前記記憶手段は、前記温度センサーで検出された各温度の温度差に対応する、前記点光源と前記ピンホールとの共役関係からの位置ずれを補正する補正値を記憶していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の走査型共焦点システム。
【請求項４】
前記温度センサーを３つ以上有し、
前記記憶手段は、前記３つの温度センサーのうち基準となる１つの温度センサーで検出された温度と他の残りの温度センサーで検出された温度の平均値との温度差に対応する、前記点光源と前記ピンホールとの共役関係からの位置ずれを補正する補正値を記憶していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の走査型共焦点システム。
【請求項５】
前記位置ずれ補正手段は、前記集光レンズを少なくとも２次元方向に駆動する集光レンズ駆動手段を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の走査型共焦点システム。
【請求項６】
前記位置ずれ補正手段は、前記ピンホールを少なくとも２次元方向に駆動するピンホール駆動手段を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の走査型共焦点システム。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の走査型共焦点システムを有することを特徴とする走査型共焦点顕微鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査型共焦点システムと、これを有する走査型共焦点顕微鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、２次元スキャナを使用した走査型共焦点顕微鏡では、標本からの蛍光或いは反射光をセクショニング性能よく画像化するために光源の励起点とピンホールとが共役関係となるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−３０４７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の走査型共焦点顕微鏡では、走査型共焦点システム内の２次元スキャナや各部操作を自動化するためのモータ等からの発熱、或いは外気温の変化によって、走査型共焦点システム内に温度勾配が発生する。この結果、走査型共焦点システムを構成する各部で温度勾配に起因する熱膨張の違いのために、光源の励起点とピンホールの共役関係がずれ走査型共焦点顕微鏡のセクショニング性能が低下すると言う問題がある。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑みて行われたものであり、温度変化によるセクショニング性能の低下を防止する走査型共焦点システムと、これを有する走査型共焦点顕微鏡装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明は、点光源からの光を標本上でスキャンするスキャナと、前記標本から観察光を集光する集光レンズと、前記集光レンズの後側焦点位置に配置されたピンホールと、前記ピンホールを通過した前記観察光を検出する光検出手段と、少なくとも１つの温度センサーと、前記温度センサーで検出された温度に基づく、前記点光源と前記ピンホールとの共役関係からの位置ずれを補正する補正値を記憶する記憶手段と、前記補正値に基づき前記位置ずれを補正する位置ずれ補正手段と、を具備してなることを特徴とする走査型共焦点システムを提供する。
【０００６】
また、本発明は、前記走査型共焦点システムを有することを特徴とする走査型共焦点顕微鏡装置を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、温度変化によるセクショニング性能の低下を防止する走査型共焦点システムと、これを有する走査型共焦点顕微鏡装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態にかかる走査型共焦点システムを備えた走査型共焦点顕微鏡装置について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、発明の理解の容易化のためのものに過ぎず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において当業者により実施可能な付加・置換等を施すことを排除することは意図していない。
【０００９】
図１は、実施の形態にかかる走査型共焦点システムを備えた走査型共焦点顕微鏡装置の概略構成図である。図２は、初期設定時の温度からの温度差に対する補正値を示す補正テーブルの一例である。
【００１０】
図１に示すように走査型共焦点顕微鏡装置１（以後、「顕微鏡装置」と記す）は、倒立顕微鏡２と、標本３の光量測定を行うための測光システム４と、標本３を共焦点観察するための走査型共焦点システム５と、該走査型共焦点システム５へレーザ光を供給するレーザユニット６と、走査型共焦点システム５で得られた標本３の観察光を検出するための光検出ユニット７と、コントローラ８とからなる。
【００１１】
倒立顕微鏡２は、上方から順に、透過照明装置１１、標本３を載置するステージ１２、対物レンズ１３、光路切換ミラー１４を有し、さらにこの光路切換ミラー１４の透過光路上及び反射光路上に集光レンズ１５，１６をそれぞれ有している。なお、光路切換ミラー１４は、不図示のスライド機構によって光路内へ挿脱可能に設けられており、これにより測光システム４の光路と共焦点観察システム５の光路とを選択的に切り換えることができる。また、光路切換ミラー１４をを光路内に挿脱可能に配置する代わりに使用光源の波長に合わせたダイクロイックミラーを配置しても良い。
【００１２】
また、倒立顕微鏡２は、接眼観察用の接眼レンズ１７と、標本３からの観察光を接眼レンズ１７へ導くための不図示の光学系も備えられている。
【００１３】
測光システム４は、倒立顕微鏡２の本体２ａに取り付けられており、光路切換ミラー１４で反射された光を光検出器４ａに集光する集光レンズ２２を有してなる。
【００１４】
走査型共焦点システム５は、倒立顕微鏡２の本体２ａに取り付けられており、該倒立顕微鏡２の集光レンズ１５側から順に、コリメートレンズ２５、光を２次元的に走査するガルバノスキャナ２６、ダイクロイックミラー２７、集光レンズ２８、ピンホール２９、を有し、さらにダイクロイックミラー２７の反射光路上にコリメートレンズ３１を有してなる。なお、斯かる構成の走査型共焦点システム５は、集光レンズ２８の後側焦点位置にピンホール２９が配置されピンホール２９を通過した光を光ファイバ５ａを介して光検出ユニット７に伝達されている。また、ダイクロイックミラー２７は、複数のダイクロイックミラーをモータ２７ａで光路に交換可能にする回転ターレット２７ｂに配置されている。
【００１５】
レーザユニット６は、光ファイバ６ａを介して走査型共焦点システム５と接続されており、光ファイバ６ａの射出端である励起点Ａ（点光源）を前側焦点位置とする走査型共焦点システム５のコリメートレンズ３１側から順に、集光レンズ３３、ダイクロイックミラー３４、全反射ミラー３５を有し、これらのミラー３４，３５の反射光路上には、シャッタ装置３４ａ,３５ａ、波長の異なるレーザ光を発するレーザ光源３４ｂ,３５ｂをそれぞれ有している。なお、シャッタ装置３４ａ,３５ａには、レーザ光のパワーを調整するための音響光学素子等も含まれている。
【００１６】
光検出ユニット７は、走査型共焦点システム５のピンホール２９を通過した光の観察光を入力するために光ファイバ５ａが接続された入力ポート７ｂを筐体側面に備えている。そして光検出ユニット７の筐体内部には、入力ポート７ｂ側から順に、レンズ４１、全反射ミラー４２、第１のフィルタターレット４３、第２のフィルタターレット４４を有している。第１のフィルタターレット４３のフィルタキューブ４３ｄには、ダイクロイックミラー４３ｅ及びバリアフィルタ４３ａが内蔵されている。また第２のフィルターターレット４４のフィルタキューブ４４ｄには、ダイクロイックミラー４４ｅ及びバリアフィルタ４４ａ、４５ａが内蔵されている。さらに集光レンズ４３ｂ，４４ｂ，４５ｂ、微弱光を検出可能なＰＭＴ（フォトマルチプライヤ）４３ｃ，４４ｃ，４５ｃをそれぞれ有している。
【００１７】
コントローラ８は、コンピュータ２０と接続されており、該コンピュータ２０からの指示に基づいて顕微鏡装置１の各部を制御するものである。具体的には、コントローラ８は、倒立顕微鏡２、走査型共焦点システム５のガルバノスキャナ２６、レーザユニット６、光検出ユニット７を制御するために、それぞれに対応した制御部８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ、及び後述する温度による変化を補正するための制御部８ｆを備えている。なお、コンピュータ１０には、標本３の観察画像等を表示するためのモニタ２０も接続されている。
【００１８】
上記顕微鏡装置１において、顕微鏡像を取得するときには、ガルバノスキャナ２６を駆動し励起点Ａからの光を標本３に照射し、標本３からの光を集光レンズ２８でピンホール２９に集光し、ピンホール２９を通過した光を光ファイバ５ａの端面に入射する。この様に、励起点Ａとピンホール２９を共役に維持することで高いセクショニング画像を取得することが出来る。
【００１９】
しかし、ガルバノスキャナ２６等の駆動に伴う発熱や外気温の変化により走査型共焦点システム５内の温度が上昇し、走査型共焦点システム５に温度勾配が生じる。温度勾配が生じると走査型共焦点システム５内の光学部材を保持する部材の熱膨張の違いにより、初期設定した励起点Ａ（点光源）とピンホール２９の共役関係がずれる。この結果、高いセクショニング画像の取得を維持することが困難となる。
【００２０】
本実施の形態にかかる顕微鏡装置１の走査型共焦点システム５では、走査型共焦点システム５内の温度を計測し、上記温度勾配による励起点Ａとピンホール２９の共役関係のずれを補正し高いセクショニング画像取得を維持することを可能にしている。以下、詳細に説明する。
【００２１】
実施の形態にかかる走査型共焦点システム５内には、内部の温度を計測するための温度センサー５１が、ガルバノスキャナ２６の近傍に配置されている。
【００２２】
また、コンピュータ１０には、初期設定時の温度を温度センサー５１の温度との差に対応する励起点Ａ（点光源）とピンホール２９との共役関係からのずれを予め計測し、このずれを補正する補正値を示した補正テーブル１０ａが準備されている。図２に示す補正テーブルの一例において、図２のΔＴ１・・ΔＴｎは初期設定時の温度からの温度差を、（ΔＸ１、ΔＹ１）・・（Δｘｎ、Δｙｎ）は共役関係からのずれ量を補正するための補正値（移動量）をそれぞれ示す。
【００２３】
コントローラ８の制御部８ｆは、温度センサー５１からの温度をモニタし、この温度に対応する補正値（移動量）を補正テーブル１０ａを参照し、駆動装置５２を介して集光レンズ２８を光軸に対して２次元方向に移動して励起点Ａ（点光源）とピンホール２９との共役関係のずれを補正する。
【００２４】
この補正テーブル１０ａに示されている補正値（移動量）に基づき、駆動装置５２を介して集光レンズ２８を光軸に対して２次元方向に移動することで、励起点Ａ（点光源）とピンホール２９との共役関係を維持することが出来る。
【００２５】
なお、上記位置ずれの補正は、集光レンズ２８の２次元方向の移動に限らず、ピンホール２９を２次元方向に移動するように駆動装置を配置しても良い（例えば、図１の５２ａ）。
【００２６】
なお、温度センサー５１は、ガルバノミラー２６の近傍に限らず、集光レンズ２８近傍（例えば、図１の５１ａ）、ピンホール２９近傍（例えば、図１の５１ｂ）等、或いは走査型共焦点システム５の筐体内側（例えば、図１の５１ｃ）のいずれかの場所に配置しても良い。また、走査型共焦点システム５の筐体外側（例えば、図１の５１ｄ）に配置しても良い。
【００２７】
また、温度センサー５１は、上記いずれかの１箇所に限らず複数個、例えばガルバノミラー２６近傍、集光レンズ２８近傍、ピンホール２９近傍、筐体内側の近傍の少なくとも２箇所に配置しても良い。複数個配置した場合には、初期設定時の温度と各温度センサーの温度との差に対応する励起点Ａ（点光源）とピンホール２９との共役関係のずれを補正する図２に示す補正テーブルを各温度センサー毎に準備しても良い。
【００２８】
複数の温度センサを配置して各温度センサー毎に図２に示すような補正テーブルを準備しておくことは、最も、励起点Ａ（点光源）とピンホール２９の共役関係からのずれを補正するのに適した位置に配置した温度センサーを用いて補正することができる。
【００２９】
また、温度センサーを２つ配置した場合（ガルバノミラー２６近傍と集光レンズ２８近傍）には、各温度センサーで検出した各温度の温度差に対する、励起点Ａ（点光源）とピンホール２９の共役関係からのずれを補正する補正値を示した補正テーブルを準備しておく。
【００３０】
さらに、温度センサーを３つ配置した場合には、基準となる１つの温度センサー（ガルバノミラー２６近傍に配置）と、他の残りの温度センサー（集光レンズ２８近傍、ピンホール２９近傍）で検出された温度の平均値との温度差に対応する、励起点Ａ（点光源）とピンホール２９との共役関係からのずれを補正する補正値を示した補正テーブルを準備しておく。
【００３１】
また、励起点Ａ（点光源）とピンホール２９との共役関係のずれの補正は、上記の温度センサー５１に限らず、顕微鏡装置１に傾斜を検出する傾斜計測器を配置して、傾斜によるずれを補正する補正テーブルに基づき集光レンズ２８或いはピンホール２９を駆動するように構成することも出来る。
【００３２】
また、励起点Ａ（点光源）とピンホール２９の共役関係のずれの補正は、上記の温度センサー５１に限らず、顕微鏡装置１に振動を検出する振動計測器を配置して、振動によるずれを補正する補正テーブルに基づき集光レンズ２８或いはピンホール２９を駆動するように構成することも出来る。
【００３３】
以上述べたように、実施の形態にかかる顕微鏡装置１によれば、予め測定された温度に対応する励起点Ａとピンホール２９の共役関係のずれを補正するための補正値を示した補正テーブル１０ａを準備しておき、制御部８ｆがこの補正テーブル１０ａを参照して集光レンズ２８を駆動装置５２で駆動することで、走査型共焦点システム５内の温度変化に起因する励起点Ａ（点光源）とピンホール２９との共役関係のずれを補正することが出来、高いセクショニング画像の取得が可能になる。
【００３４】
また、温度センサー５１で温度を常時、或いは一定時間毎に計測し、上記補正を行うことで長時間観察を行うタイムラプス等の画像取得においても高いセクショニング画像を長時間に亘って取得することが出来る。
【００３５】
また、傾斜計測器を配置することで、顕微鏡装置１の傾斜の変化による励起点Ａ（点光源）とピンホール２９との共役関係のずれを補正することにより高いセクショニング画像の取得が出来る。
【００３６】
また、振動計測器を配置することで、顕微鏡装置１への振動を検出し、振動による励起点Ａ（点光源）とピンホール２９との共役関係のずれを補正することにより高いセクショニング画像の取得が出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施の形態にかかる走査型共焦点システムを備えた走査型共焦点顕微鏡装置の概略構成図である。
【図２】初期設定時の温度からの温度差に対する補正値を示す補正テーブルの一例の図。
【符号の説明】
【００３８】
１    走査型共焦点顕微鏡装置
２    倒立型顕微鏡
３    標本
５    走査型共焦点システム
６    レーザユニット
７    光検出ユニット
８    コントローラ
８ｆ  制御部
１０ａ  補正テーブル
２６  スキャナ
２８  集光レンズ
２９  ピンホール
５ａ  導光手段
３１  コリメートレンズ
５１  温度センサー
５２  駆動装置
【図１】
2009175177.tif 000003
【図２】
2009175177.tif 000004