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JP2017161740A - Light field microscope - Google Patents

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JP2017161740A
JP2017161740A JP2016046527A JP2016046527A JP2017161740A JP 2017161740 A JP2017161740 A JP 2017161740A JP 2016046527 A JP2016046527 A JP 2016046527A JP 2016046527 A JP2016046527 A JP 2016046527A JP 2017161740 A JP2017161740 A JP 2017161740A
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JP
Japan
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optical system
illumination optical
excitation light
light
objective lens
Prior art date
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Application number
JP2016046527A
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Japanese (ja)
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島田 佳弘
Yoshihiro Shimada
佳弘 島田
祐仁 荒井
Yujin Arai
祐仁 荒井
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To acquire a three-dimensional image in which a difference between fluorescence intensities at a front and back of a focal plane is reduced.SOLUTION: A light field microscope 1 is provided that comprises: illumination optical systems 2 and 3 that irradiate a sample X with excitation light; an objective lens 7 that converges fluorescence generated in the sample X thanks to the irradiation with the excitation light by the illumination optical systems 2 and 3; and a detection optical system 4 that includes an image pick-up element 16 imaging the fluorescence converged by the objective lens 7, and a microlens array 15 arranged between the image pick-up element 16 and the objective lens 7, in which the illumination optical systems 2 and 3 are configured to irradiate both sides with the excitation light across a focal plane A to be arranged within the sample X of the objective lens 7.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ライトフィールド顕微鏡に関するものである。   The present invention relates to a light field microscope.

従来、標本の深部に焦点を合わせて1回の画像取得を行うことにより、標本の3次元画像データを構築することができるライトフィールド顕微鏡が知られている(例えば、特許文献1参照。)。   2. Description of the Related Art Conventionally, a light field microscope is known that can construct three-dimensional image data of a specimen by focusing on the deep part of the specimen and performing one-time image acquisition (see, for example, Patent Document 1).

米国特許第7723662号明細書US Pat. No. 7,723,662

しかしながら、従来のライトフィールド顕微鏡は、落射照明により、励起光の照射方向に戻る蛍光を検出するため、励起光の焦点位置より深い位置での励起光量が標本の光吸収や散乱の影響によって低下し、焦点面よりも深い部分における蛍光強度の低い3次元画像が取得されてしまうという不都合がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、焦点面前後における蛍光強度差を低減した3次元画像を取得することができるライトフィールド顕微鏡を提供することを目的としている。
However, since conventional light field microscopes detect fluorescence returning to the direction of excitation light irradiation by epi-illumination, the amount of excitation light at a position deeper than the focal position of the excitation light decreases due to the effects of light absorption and scattering of the sample. There is an inconvenience that a three-dimensional image with low fluorescence intensity is acquired in a portion deeper than the focal plane.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a light field microscope that can acquire a three-dimensional image with reduced fluorescence intensity difference before and after the focal plane.

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。
本発明の一態様は、標本に励起光を照射する照明光学系と、該照明光学系により励起光が照射されることにより前記標本において発生した蛍光を集光する対物レンズ、該対物レンズにより集光された蛍光を撮影する撮像素子および該撮像素子と前記対物レンズとの間に配置されたマイクロレンズアレイとを備える検出光学系とを備え、前記照明光学系が、前記標本内に配置される前記対物レンズの焦点面を挟んで両側から前記励起光を照射するライトフィールド顕微鏡を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
One embodiment of the present invention includes an illumination optical system that irradiates a specimen with excitation light, an objective lens that collects fluorescence generated in the specimen when the illumination optical system irradiates excitation light, and the objective lens. A detection optical system including an imaging device for photographing the emitted fluorescence and a microlens array arranged between the imaging device and the objective lens, and the illumination optical system is arranged in the sample Provided is a light field microscope that irradiates the excitation light from both sides with the focal plane of the objective lens interposed therebetween.

本態様によれば、照明光学系により標本に対して励起光が照射されると、標本において発生した蛍光が対物レンズにより集光され、マイクロレンズアレイを通過した後に撮像素子によって撮影される。これにより、標本内における対物レンズの焦点面のみならず、励起光が通過した標本の各部の情報を撮像素子により取得することができ、取得された画像情報に基づいて、標本の3次元画像を取得することができる。
この場合において、照明光学系が、標本内に配置される対物レンズの焦点面を挟んで両側から励起光を照射することにより、焦点面に対して対物レンズ側のみならず対物レンズとは反対側の各位置においても十分な強度の蛍光を発生させることができ、焦点面前後における蛍光強度差を低減した3次元画像を取得することができる。
According to this aspect, when the sample is irradiated with the excitation light by the illumination optical system, the fluorescence generated in the sample is collected by the objective lens and taken by the image sensor after passing through the microlens array. Thereby, not only the focal plane of the objective lens in the sample but also information on each part of the sample through which the excitation light has passed can be acquired by the imaging device, and a three-dimensional image of the sample can be obtained based on the acquired image information. Can be acquired.
In this case, the illumination optical system irradiates excitation light from both sides across the focal plane of the objective lens arranged in the specimen, so that not only the objective lens side but also the opposite side of the objective lens with respect to the focal plane It is possible to generate fluorescence with sufficient intensity at each of the positions, and to obtain a three-dimensional image with reduced fluorescence intensity difference before and after the focal plane.

上記態様においては、前記照明光学系が、前記対物レンズを介して前記標本に前記励起光を照射する落射照明光学系と、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コンデンサレンズを介して前記標本に前記励起光を照射する透過照明光学系とを備えていてもよい。
このようにすることで、落射照明光学系により、対物レンズを介して、対物レンズ側から標本に励起光が照射され、透過照明光学系により、コンデンサレンズを介して対物レンズとは反対側から標本に励起光が照射される。これにより、対物レンズの焦点面を挟んで両側から励起光を照射することができ、焦点面前後における蛍光強度差を低減した3次元画像を取得することができる。
In the above aspect, the illumination optical system includes an epi-illumination optical system that irradiates the specimen with the excitation light via the objective lens, and a condenser lens that is disposed on the opposite side of the objective lens across the specimen. And a transmission illumination optical system for irradiating the specimen with the excitation light.
In this way, the sample is irradiated with excitation light from the objective lens side through the objective lens by the epi-illumination optical system, and from the side opposite to the objective lens through the condenser lens by the transmission illumination optical system. Is irradiated with excitation light. Thereby, excitation light can be irradiated from both sides across the focal plane of the objective lens, and a three-dimensional image with reduced fluorescence intensity difference before and after the focal plane can be acquired.

また、上記態様においては、前記透過照明光学系が、前記コンデンサレンズの前記標本とは反対側の略焦点位置に配置され、輪帯光を形成するスリット部材を備え、前記コンデンサレンズから前記標本に射出される前記励起光の射出角が、前記対物レンズの開口数に相当する角度より大きいことが好ましい。
このようにすることで、透過照明光学系により、スリット部材を通過することによって輪帯光に形成された励起光が、コンデンサレンズによって集光されて標本に照射される。コンデンサレンズから標本に射出される励起光の射出角を対物レンズの開口数に相当する角度より大きくすることにより、標本を透過したコンデンサレンズ側からの励起光が対物レンズによって集光されることを防止して、良好な蛍光画像を取得することができる。
In the above aspect, the transmission illumination optical system includes a slit member that is disposed at a substantially focal position on the opposite side of the condenser lens from the specimen, and that forms zonal light. It is preferable that an exit angle of the excitation light to be emitted is larger than an angle corresponding to the numerical aperture of the objective lens.
By doing so, the excitation light formed in the annular light by passing through the slit member by the transmission illumination optical system is condensed by the condenser lens and irradiated onto the specimen. By making the emission angle of the excitation light emitted from the condenser lens to the specimen larger than the angle corresponding to the numerical aperture of the objective lens, the excitation light from the condenser lens side that has passed through the specimen is collected by the objective lens. It is possible to obtain a good fluorescence image.

また、上記態様においては、前記落射照明光学系および前記透過照明光学系の少なくとも一方に、前記励起光の強度を調節する強度調節部を備えていてもよい。
このようにすることで、強度調節部によって落射照明光学系により標本に照射する励起光の強度または透過照明光学系により標本に照射する励起光の強度の少なくとも一方を調節して、対物レンズの焦点面前後の蛍光強度差をなくすように微調整することができる。
In the aspect described above, at least one of the epi-illumination optical system and the transmission illumination optical system may include an intensity adjustment unit that adjusts the intensity of the excitation light.
In this way, the intensity adjusting unit adjusts at least one of the intensity of the excitation light applied to the specimen by the epi-illumination optical system and the intensity of the excitation light applied to the specimen by the transmission illumination optical system, and the focus of the objective lens Fine adjustment can be made so as to eliminate the difference in fluorescence intensity between the front and back surfaces.

また、上記態様においては、前記強度調節部が、前記標本に対する前記対物レンズの焦点面の位置に基づいて、前記励起光の強度を調節してもよい。
このようにすることで、対物レンズの焦点面の位置が変化した場合等、落射照明光学系側の標本の厚さと透過照明光学系側の標本の厚さとの比率が変化した場合であっても、対物レンズの焦点面前後の蛍光強度差をなくすように微調整することができる。
Moreover, in the said aspect, the said intensity adjustment part may adjust the intensity | strength of the said excitation light based on the position of the focal plane of the said objective lens with respect to the said sample.
By doing so, even when the ratio of the thickness of the specimen on the epi-illumination optical system side and the thickness of the specimen on the transmission illumination optical system side changes, such as when the position of the focal plane of the objective lens changes Fine adjustment can be made so as to eliminate the difference in fluorescence intensity before and after the focal plane of the objective lens.

また、上記態様においては、前記強度調節部が、前記落射照明光学系を介して前記励起光を前記標本に照射したときに前記撮像素子により取得された蛍光画像の輝度と、前記透過照明光学系を介して前記励起光を前記標本に照射したときに前記撮像素子により取得された蛍光画像の輝度とが略同等となるように前記励起光の強度を調節してもよい。
このようにすることで、対物レンズの焦点面の位置を検出することなく、焦点面前後の蛍光強度差を低減することができる。
Further, in the above aspect, the intensity adjusting unit is configured to obtain a luminance of a fluorescent image acquired by the imaging device when the excitation light is applied to the sample via the epi-illumination optical system, and the transmission illumination optical system. The intensity of the excitation light may be adjusted so that the luminance of the fluorescence image acquired by the imaging device is substantially equal when the sample is irradiated with the excitation light via the.
By doing in this way, the fluorescence intensity difference before and behind the focal plane can be reduced without detecting the position of the focal plane of the objective lens.

また、上記態様においては、前記コンデンサレンズを介して明視野照明光を前記標本に入射させる透過明視野照明光学系と、前記標本を透過した前記明視野照明光を撮影する明視野用撮像素子とを備えていてもよい。
このようにすることで、透過明視野照明光学系により、コンデンサレンズを介して標本に明視野照明光を入射させ、明視野用撮像素子によって標本を透過した明視野照明光を撮影することにより、励起光によって標本にダメージを与えることなく、明視野照明によって、標本内の対物レンズの焦点面を決定することができる。
Further, in the above aspect, a transmitted bright field illumination optical system that causes bright field illumination light to be incident on the sample via the condenser lens, and a bright field imaging device that captures the bright field illumination light transmitted through the sample; May be provided.
By doing so, by transmitting the bright field illumination light to the specimen through the condenser lens by the transmission bright field illumination optical system and photographing the bright field illumination light transmitted through the specimen by the bright field imaging device, The focal plane of the objective lens in the sample can be determined by bright field illumination without damaging the sample by the excitation light.

本発明によれば、焦点面前後における蛍光強度差を低減した3次元画像を取得することができるという効果を奏する。   According to the present invention, it is possible to obtain a three-dimensional image in which a difference in fluorescence intensity between before and after the focal plane can be acquired.

本発明の第1の実施形態に係るライトフィールド顕微鏡を示す模式的な全体構成図である。1 is a schematic overall configuration diagram showing a light field microscope according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態に係るライトフィールド顕微鏡を示す模式的な全体構成図である。It is a typical whole block diagram which shows the light field microscope which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係るライトフィールド顕微鏡を示す模式的な全体構成図である。It is a typical whole block diagram which shows the light field microscope which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係るライトフィールド顕微鏡を示す模式的な全体構成図である。It is a typical whole block diagram which shows the light field microscope which concerns on the 4th Embodiment of this invention.

以下に、本発明の第1の実施形態に係るライトフィールド顕微鏡1について図1を参照して説明する。
本実施形態に係るライトフィールド顕微鏡1は、図1に示されるように、ステージに載置された標本Xに対し、一方向、例えば上方から励起光を入射させる落射照明光学系(照明光学系)2と、標本Xに対して他方向、例えば下方から励起光を入射させる透過照明光学系(照明光学系)3と、標本Xにおいて発生した蛍光を検出する検出光学系4とを備えている。
The light field microscope 1 according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the light field microscope 1 according to this embodiment is an epi-illumination optical system (illumination optical system) that makes excitation light incident on a specimen X placed on a stage from one direction, for example, from above. 2, a transmission illumination optical system (illumination optical system) 3 that makes excitation light incident on the sample X from the other direction, for example, from below, and a detection optical system 4 that detects fluorescence generated in the sample X.

落射照明光学系2は、励起光を発生する第1光源5と、該第1光源5から発せられた励起光を集光する照明レンズ6と、該照明レンズ6により集光された励起光を標本Xに照射する一方、標本Xにおいて発生した蛍光を集光する対物レンズ7とを備えている。
透過照明光学系3は、励起光を発生する第2光源8と、該第2光源8から発せられた励起光を集光する照明レンズ9と、該照明レンズ9により集光された励起光を標本Xに照射するコンデンサレンズ10とを備えている。落射照明光学系2および透過照明光学系3は、例えば、ケーラー照明のような一般の明視野照明光学系である。
The epi-illumination optical system 2 includes a first light source 5 that generates excitation light, an illumination lens 6 that condenses the excitation light emitted from the first light source 5, and the excitation light collected by the illumination lens 6. While irradiating the specimen X, an objective lens 7 that condenses the fluorescence generated in the specimen X is provided.
The transmission illumination optical system 3 includes a second light source 8 that generates excitation light, an illumination lens 9 that condenses the excitation light emitted from the second light source 8, and the excitation light collected by the illumination lens 9. And a condenser lens 10 for irradiating the specimen X. The epi-illumination optical system 2 and the transmission illumination optical system 3 are general bright-field illumination optical systems such as Koehler illumination.

落射照明光学系2および透過照明光学系3は、各光源5,8からの励起光を同時に標本Xに照射するようになっている。
図中、符号11は、透過照明光学系3の光路を形成するためのミラーである。
The epi-illumination optical system 2 and the transmission illumination optical system 3 are configured to irradiate the specimen X with excitation light from the light sources 5 and 8 simultaneously.
In the figure, reference numeral 11 denotes a mirror for forming an optical path of the transmission illumination optical system 3.

検出光学系4は、対物レンズ7により集光された蛍光を励起光の光路から分岐するダイクロイックミラー12と、該ダイクロイックミラー12によって分岐された蛍光を透過させ、励起光を遮断するエミッションフィルタ13と、該エミッションフィルタ13を透過した蛍光を集光する結像レンズ14と、該結像レンズ14の焦点位置近傍に配置されたマイクロレンズアレイ15と、該マイクロレンズアレイ15を通過した蛍光を撮影する撮像素子16とを備えている。   The detection optical system 4 includes a dichroic mirror 12 that branches the fluorescence collected by the objective lens 7 from the optical path of the excitation light, and an emission filter 13 that transmits the fluorescence branched by the dichroic mirror 12 and blocks the excitation light. The imaging lens 14 that condenses the fluorescence that has passed through the emission filter 13, the microlens array 15 disposed near the focal position of the imaging lens 14, and the fluorescence that has passed through the microlens array 15 are photographed. An image sensor 16.

このように構成された本実施形態に係るライトフィールド顕微鏡1の作用について以下に説明する。
本実施形態に係るライトフィールド顕微鏡1を用いて標本Xの3次元画像を取得するには、落射照明光学系2の第1光源5を作動させて励起光を射出させるとともに、透過照明光学系3の第2光源8を作動させて励起光を射出させる。
The operation of the light field microscope 1 according to this embodiment configured as described above will be described below.
In order to acquire a three-dimensional image of the specimen X using the light field microscope 1 according to this embodiment, the first light source 5 of the epi-illumination optical system 2 is operated to emit excitation light, and the transmission illumination optical system 3 The second light source 8 is activated to emit excitation light.

第1光源5から射出された励起光は、照明レンズ6、ダイクロイックミラー12を経由して対物レンズ7により、標本Xを落射照明する。
一方、第2光源8から射出された励起光は、照明レンズ9、ミラー11を経由してコンデンサレンズ10により、標本Xを透過照明する。
The excitation light emitted from the first light source 5 incidentally illuminates the specimen X by the objective lens 7 via the illumination lens 6 and the dichroic mirror 12.
On the other hand, the excitation light emitted from the second light source 8 illuminates and transmits the sample X through the condenser lens 10 via the illumination lens 9 and the mirror 11.

標本Xには予め蛍光標識をしておくことにより、照射された励起光によって標本X内の蛍光物質が励起され、蛍光が発生する。標本Xにおいて発生した蛍光は対物レンズ7により集光された後に、ダイクロイックミラー12によって励起光の光路から分離される。そして、エミッションフィルタ13を通過させられることにより、励起光が除去された後に、結像レンズ14によって集光され、マイクロレンズアレイ15を通過して撮像素子16により撮影される。   By preliminarily fluorescently labeling the specimen X, the fluorescent substance in the specimen X is excited by the irradiated excitation light, and fluorescence is generated. The fluorescence generated in the sample X is collected by the objective lens 7 and then separated from the optical path of the excitation light by the dichroic mirror 12. Then, after passing through the emission filter 13, the excitation light is removed, and then condensed by the imaging lens 14, passes through the microlens array 15, and is photographed by the imaging device 16.

撮像素子16により取得された蛍光画像には、マイクロレンズアレイ15によって標本X内の対物レンズ7の焦点面A内のみならず、対物レンズ7の光軸に沿う方向の各位置の情報が含まれている。したがって、取得された蛍光画像に対して、ソフトウェアによるデコンボリューション処理を行うことにより、3次元的な各位置とその位置から発せられた蛍光強度とを対応づけて抽出することが可能となり、3次元の蛍光画像を生成することができる。   The fluorescence image acquired by the imaging device 16 includes information on each position in the direction along the optical axis of the objective lens 7 as well as in the focal plane A of the objective lens 7 in the sample X by the microlens array 15. ing. Therefore, by performing deconvolution processing by software on the acquired fluorescence image, it is possible to extract each three-dimensional position in correspondence with the fluorescence intensity emitted from that position. Fluorescent images can be generated.

この場合において、本実施形態に係るライトフィールド顕微鏡1によれば、標本X内の深部に配置される対物レンズ7の焦点面Aを挟んで両側から励起光を入射させるので、標本X内の各部において発生する蛍光の強度の差を低減することができる。
すなわち、落射照明光学系2のみあるいは透過照明光学系3のみで励起光を照射した場合には、標本X内における散乱や吸収によって、深部に行くに従って励起光の強度が低減するため、対物レンズ7の焦点面A前後で発生する蛍光強度に大きな差が発生することがある。
In this case, according to the light field microscope 1 according to the present embodiment, excitation light is incident from both sides across the focal plane A of the objective lens 7 disposed in the deep portion in the sample X. The difference in the intensity of the fluorescence generated in can be reduced.
That is, when the excitation light is irradiated only by the epi-illumination optical system 2 or only the transmission illumination optical system 3, the intensity of the excitation light decreases as it goes deeper due to scattering and absorption in the specimen X, so that the objective lens 7 There may be a large difference in the fluorescence intensity generated before and after the focal plane A.

本実施形態に係るライトフィールド顕微鏡1のように、落射照明光学系2および透過照明光学系3の両方から標本Xに対して励起光を同時に照射することにより、焦点面前後における蛍光強度の差を低減し、見やすい3次元画像を生成することができるという利点がある。   As in the light field microscope 1 according to this embodiment, the sample X is simultaneously irradiated with the excitation light from both the epi-illumination optical system 2 and the transmission illumination optical system 3, whereby the difference in fluorescence intensity before and after the focal plane is obtained. There is an advantage that a three-dimensional image that is reduced and easy to view can be generated.

次に、本発明の第2の実施形態に係るライトフィールド顕微鏡17について、図2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の実施形態に係るライトフィールド顕微鏡1と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
Next, a light field microscope 17 according to a second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
In the description of the present embodiment, portions having the same configuration as those of the light field microscope 1 according to the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

本実施形態に係るライトフィールド顕微鏡17は、図2に示されるように、透過照明光学系18のコンデンサレンズ10の前段に、リング状のスリット19を有するスリット部材20が配置されている点で、第1の実施形態に係るライトフィールド顕微鏡1と相違している。
スリット部材20は、コンデンサレンズ10の標本Xとは反対側の(後ろ側)焦点位置近傍に配置されている。スリット19の大きさは、該スリット19を通過することにより輪帯状に形成された励起光がコンデンサレンズ10により集光されて標本Xに対して射出されることとなる射出角αが、対物レンズ7の開口数(NA)に相当する角度より大きくなるように設定されている。
As shown in FIG. 2, the light field microscope 17 according to the present embodiment has a slit member 20 having a ring-shaped slit 19 disposed in front of the condenser lens 10 of the transmission illumination optical system 18. This is different from the light field microscope 1 according to the first embodiment.
The slit member 20 is disposed in the vicinity of the focal position on the opposite side (rear side) of the condenser lens 10 from the sample X. The size of the slit 19 is such that the exit angle α at which the excitation light formed in an annular shape by passing through the slit 19 is condensed by the condenser lens 10 and emitted to the specimen X is the objective lens. It is set to be larger than an angle corresponding to a numerical aperture (NA) of 7.

このように構成された本実施形態に係るライトフィールド顕微鏡17によれば、透過照明光学系18から標本Xに照射される励起光は、図2に示されるように、標本Xを透過した後に対物レンズ7に入射することがない。すなわち、対物レンズ7により集光される蛍光に、透過照明光学系3によって入射された励起光の直接光を含まないようにすることができる。   According to the light field microscope 17 according to the present embodiment configured as described above, the excitation light applied to the specimen X from the transmission illumination optical system 18 passes through the specimen X as shown in FIG. It does not enter the lens 7. That is, it is possible to prevent the fluorescence condensed by the objective lens 7 from including the direct light of the excitation light incident by the transmission illumination optical system 3.

ダイクロイックミラー12やエミッションフィルタ13のみでは、それらの光学特性によって励起光を十分に除去できない場合もあるが、本実施形態によれば、透過照明光学系18により照射される励起光の直接光が蛍光とともに撮影されてしまう不都合を防止して、ノイズの少ない良好な3次元画像を取得することができるという利点がある。   Although the dichroic mirror 12 and the emission filter 13 alone may not sufficiently remove the excitation light due to their optical characteristics, according to the present embodiment, the direct light of the excitation light irradiated by the transmission illumination optical system 18 is fluorescent. In addition, there is an advantage that a good three-dimensional image with less noise can be acquired by preventing the inconvenience of being photographed together.

次に、本発明の第3の実施形態に係るライトフィールド顕微鏡21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の実施形態に係るライトフィールド顕微鏡1と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
Next, a light field microscope 21 according to a third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
In the description of the present embodiment, portions having the same configuration as those of the light field microscope 1 according to the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

本実施形態に係るライトフィールド顕微鏡21は、図3に示されるように、落射照明光学系22および透過照明光学系23に、第1光源5および第2光源8から射出された励起光の強度を調節する強度調節部24,25を備えるとともに、これらの強度調節部24,25を制御する制御部26を備えている点において、第1の実施形態に係るライトフィールド顕微鏡1と相違している。   As shown in FIG. 3, the light field microscope 21 according to the present embodiment gives the incident illumination optical system 22 and the transmission illumination optical system 23 the intensity of the excitation light emitted from the first light source 5 and the second light source 8. The light field microscope 1 is different from the light field microscope 1 according to the first embodiment in that it includes intensity adjusting units 24 and 25 for adjustment and a control unit 26 for controlling the intensity adjusting units 24 and 25.

強度調節部24,25は、例えば、第1光源5と照明レンズ6との間の光路および第2光源8と照明レンズ9との間の光路上にそれぞれ配置されたディスク状のNDフィルタ27,28と、該NDフィルタ27,28を光軸に略平行な軸線回りに回転させるモータ29,30とを備えている。NDフィルタ27,28は周方向に沿って透過率を変化させており、モータ29,30によって回転させられることにより、照明レンズ6,9に入射する励起光の強度を連続的に変化させることができるようになっている。   The intensity adjusting units 24 and 25 are, for example, disk-shaped ND filters 27 and 27 arranged on the optical path between the first light source 5 and the illumination lens 6 and on the optical path between the second light source 8 and the illumination lens 9, respectively. 28, and motors 29 and 30 for rotating the ND filters 27 and 28 about an axis substantially parallel to the optical axis. The ND filters 27 and 28 change the transmittance along the circumferential direction, and are rotated by the motors 29 and 30 to continuously change the intensity of the excitation light incident on the illumination lenses 6 and 9. It can be done.

制御部26は、例えば、撮像素子16により取得された蛍光画像の強度に基づいて各強度調節部24,25のモータ29,30を作動させるようになっている。
すなわち、観察者が対物レンズ7の焦点面Aを標本X内の所望の位置に設定すると、制御部26が、まず予備処理によってNDフィルタ27,28の透過率を設定し、設定された透過率で本撮影を行うようになっている。
For example, the control unit 26 operates the motors 29 and 30 of the intensity adjustment units 24 and 25 based on the intensity of the fluorescent image acquired by the image sensor 16.
That is, when the observer sets the focal plane A of the objective lens 7 to a desired position in the sample X, the control unit 26 first sets the transmittance of the ND filters 27 and 28 by preliminary processing, and sets the transmittance. The main shooting is now done.

具体的には、予備処理において、制御部26は、透過照明光学系23側の強度調節部25のモータ30を作動させて、NDフィルタ28を透過率ゼロの遮断位置に配置し、落射照明光学系22側の強度調節部24のモータ29を作動させて、NDフィルタ27の透過率を所定値に設定し、仮画像を取得する。次いで、制御部26は、落射照明光学系22側の強度調節部24のモータ29を作動させて、NDフィルタ27を透過率ゼロの遮断位置に配置し、透過照明光学系23側の強度調節部25のモータ30を作動させて、仮画像と略同等の輝度となる蛍光画像が取得されるようにNDフィルタ28の透過率を調節する。   Specifically, in the preliminary process, the control unit 26 operates the motor 30 of the intensity adjustment unit 25 on the transmission illumination optical system 23 side to place the ND filter 28 at the cutoff position where the transmittance is zero, and the incident illumination optical system. The motor 29 of the intensity adjusting unit 24 on the system 22 side is operated, the transmittance of the ND filter 27 is set to a predetermined value, and a temporary image is acquired. Next, the control unit 26 operates the motor 29 of the intensity adjusting unit 24 on the epi-illumination optical system 22 side to place the ND filter 27 at the cutoff position where the transmittance is zero, and the intensity adjusting unit on the transmission illumination optical system 23 side. The transmittance of the ND filter 28 is adjusted so that a fluorescent image having substantially the same brightness as that of the temporary image is acquired by operating the motor 30.

これにより予備処理が終了する。予備処理により落射照明光学系22からの励起光と透過照明光学系23からの励起光との強度比が求められるので、制御部26は、本撮影においては、予備処理により求められた強度比が変化しないように、NDフィルタ27,28を調節して蛍光画像を取得する。これにより、焦点面前後における蛍光強度の差をさらに精度よく低減し、見やすい3次元画像を生成することができるという利点がある。   This completes the preliminary process. Since the intensity ratio between the excitation light from the epi-illumination optical system 22 and the excitation light from the transmission illumination optical system 23 is obtained by the preliminary process, the control unit 26 determines the intensity ratio obtained by the preliminary process in the actual photographing. The fluorescent image is acquired by adjusting the ND filters 27 and 28 so as not to change. Thereby, there is an advantage that a difference in fluorescence intensity before and after the focal plane can be further reduced with accuracy and an easy-to-see three-dimensional image can be generated.

なお、本実施形態においては、強度調節部24,25を落射照明光学系22および透過照明光学系23の両方に設けることとしたが、これに代えて、いずれか一方に設けることにしてもよい。また、撮像素子16により取得された蛍光画像の強度に基づいて、強度調節部24,25を設定することとしたが、これに代えて、対物レンズ7の焦点面Aの位置を検出して、焦点面Aの位置に応じて強度調節部24,25を設定することにしてもよい。   In the present embodiment, the intensity adjusting units 24 and 25 are provided in both the epi-illumination optical system 22 and the transmission illumination optical system 23. Alternatively, the intensity adjustment units 24 and 25 may be provided in either one of them. . In addition, the intensity adjustment units 24 and 25 are set based on the intensity of the fluorescence image acquired by the image sensor 16, but instead, the position of the focal plane A of the objective lens 7 is detected, The intensity adjusting units 24 and 25 may be set according to the position of the focal plane A.

また、本実施形態においては、制御部26により強度調節部24,25を自動調節することとしたが、これに代えて、手動により調節することにしてもよい。   Further, in the present embodiment, the strength adjustment units 24 and 25 are automatically adjusted by the control unit 26, but instead of this, manual adjustment may be made.

次に、本発明の第4の実施形態に係るライトフィールド顕微鏡31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3の実施形態に係るライトフィールド顕微鏡21と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
Next, a light field microscope 31 according to a fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
In the description of the present embodiment, portions having the same configuration as those of the light field microscope 21 according to the third embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

本実施形態に係るライトフィールド顕微鏡31は、図4に示されるように、明視野透過観察用の明視野照明光を標本Xに照射する透過明視野照明光学系32および標本Xを透過した明視野照明光を撮影する明視野用撮像素子33を備えている点において、第3の実施形態に係るライトフィールド顕微鏡21と相違している。   As shown in FIG. 4, the light field microscope 31 according to the present embodiment includes a transmitted bright field illumination optical system 32 that irradiates a specimen X with bright field illumination light for bright field transmission observation, and a bright field that transmits the specimen X. The light field microscope 21 according to the third embodiment is different from the light field microscope 21 in that a bright field imaging device 33 for photographing illumination light is provided.

透過明視野照明光学系32は、明視野照明光を射出する第3光源34と、該第3光源34から射出された明視野照明光を集光する照明レンズ35と、透過照明光学系23における第2光源8からの励起光の光路上に挿脱可能に設けられたミラー36とを備えている。
ミラー36は、透過照明光学系23の光路上に挿入されることによって、明視野照明光を透過照明光学系23の光路に入射させ、第2光源8からの励起光を遮断するようになっている。
The transmitted bright field illumination optical system 32 includes a third light source 34 that emits bright field illumination light, an illumination lens 35 that collects the bright field illumination light emitted from the third light source 34, and the transmitted illumination optical system 23. And a mirror 36 detachably provided on the optical path of the excitation light from the second light source 8.
The mirror 36 is inserted on the optical path of the transmissive illumination optical system 23, thereby causing bright field illumination light to enter the optical path of the transmissive illumination optical system 23 and blocking the excitation light from the second light source 8. Yes.

明視野用撮像素子33は、結像レンズ14の焦点位置近傍に撮像面を配置しており、検出光学系4の光路上に挿脱可能に設けられたミラー37が光路上に挿入されることによって、標本Xを透過し、対物レンズ7および結像レンズ14によって集光された明視野照明光を撮影することができるようになっている。   The bright field imaging device 33 has an imaging surface disposed in the vicinity of the focal position of the imaging lens 14, and a mirror 37 detachably provided on the optical path of the detection optical system 4 is inserted on the optical path. Thus, the bright field illumination light transmitted through the specimen X and condensed by the objective lens 7 and the imaging lens 14 can be photographed.

このように構成された本実施形態に係るライトフィールド顕微鏡31によれば、作業者が標本Xの観察場所を探索する際に、2つのミラー36,37を光路上に挿入することにより、第3光源34からの明視野照明光を照明レンズ9およびコンデンサレンズ10を介して標本Xに照射させ、標本Xを透過した明視野照明光を対物レンズ7および結像レンズ14を介して明視野用撮像素子33によって撮影することができる。   According to the light field microscope 31 according to the present embodiment configured as described above, when the operator searches for the observation location of the specimen X, the third mirrors 36 and 37 are inserted into the optical path, thereby providing the third The bright field illumination light from the light source 34 is irradiated onto the specimen X through the illumination lens 9 and the condenser lens 10, and the bright field illumination light transmitted through the specimen X is captured through the objective lens 7 and the imaging lens 14 for bright field imaging. Images can be taken with the element 33.

このようにすることで、明視野照明光としては標本Xにダメージを与えない可視光等を用いることができ、観察場所の探索によって標本Xにダメージが与えられることを防止することができるという利点がある。
観察場所が探索された後には、2つのミラー36,37を光路上から離脱させることにより、第3の実施形態に係るライトフィールド顕微鏡31を構成して、標本Xの3次元画像を取得することができる。
By doing in this way, as the bright field illumination light, visible light or the like that does not damage the specimen X can be used, and it is possible to prevent the specimen X from being damaged by searching for the observation location. There is.
After the observation place is searched, the two mirrors 36 and 37 are separated from the optical path to constitute the light field microscope 31 according to the third embodiment, and a three-dimensional image of the specimen X is acquired. Can do.

1,17,21,31 ライトフィールド顕微鏡
2,22 落射照明光学系(照明光学系)
3,18,23 透過照明光学系(照明光学系)
4 検出光学系
7 対物レンズ
10 コンデンサレンズ
15 マイクロレンズアレイ
16 撮像素子
20 スリット部材
24,25 強度調節部
32 透過明視野照明光学系
33 明視野用撮像素子
X 標本
α 射出角
1,17,21,31 Light field microscope 2,22 Epi-illumination optical system (illumination optical system)
3, 18, 23 Transmission illumination optical system (illumination optical system)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 Detection optical system 7 Objective lens 10 Condenser lens 15 Micro lens array 16 Image sensor 20 Slit member 24, 25 Intensity adjustment part 32 Transmission bright field illumination optical system 33 Bright field image sensor X Sample (alpha) Output angle

Claims (7)

標本に励起光を照射する照明光学系と、
該照明光学系により励起光が照射されることにより前記標本において発生した蛍光を集光する対物レンズ、該対物レンズにより集光された蛍光を撮影する撮像素子および該撮像素子と前記対物レンズとの間に配置されたマイクロレンズアレイとを備える検出光学系とを備え、
前記照明光学系が、前記標本内に配置される前記対物レンズの焦点面を挟んで両側から前記励起光を照射するライトフィールド顕微鏡。
An illumination optical system for irradiating the specimen with excitation light;
An objective lens that condenses the fluorescence generated in the specimen by being irradiated with excitation light by the illumination optical system, an imaging element that photographs the fluorescence condensed by the objective lens, and an imaging element and the objective lens A detection optical system comprising a microlens array disposed between,
A light field microscope in which the illumination optical system irradiates the excitation light from both sides across a focal plane of the objective lens disposed in the specimen.
前記照明光学系が、前記対物レンズを介して前記標本に前記励起光を照射する落射照明光学系と、
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コンデンサレンズを介して前記標本に前記励起光を照射する透過照明光学系とを備える請求項1に記載のライトフィールド顕微鏡。
The illumination optical system is an epi-illumination optical system that irradiates the sample with the excitation light through the objective lens;
The light field microscope according to claim 1, further comprising: a transmission illumination optical system that irradiates the excitation light to the specimen via a condenser lens disposed on the opposite side of the objective lens with the specimen interposed therebetween.
前記透過照明光学系が、前記コンデンサレンズの前記標本とは反対側の略焦点位置に配置され、輪帯光を形成するスリット部材を備え、
前記コンデンサレンズから前記標本に射出される前記励起光の射出角が、前記対物レンズの開口数に相当する角度より大きい請求項2に記載のライトフィールド顕微鏡。
The transmission illumination optical system includes a slit member that is disposed at a substantially focal position on the opposite side of the condenser lens from the sample, and forms annular light;
The light field microscope according to claim 2, wherein an emission angle of the excitation light emitted from the condenser lens to the specimen is larger than an angle corresponding to a numerical aperture of the objective lens.
前記落射照明光学系および前記透過照明光学系の少なくとも一方に、前記励起光の強度を調節する強度調節部を備える請求項2または請求項3のいずれかに記載のライトフィールド顕微鏡。   4. The light field microscope according to claim 2, wherein at least one of the epi-illumination optical system and the transmission illumination optical system includes an intensity adjusting unit that adjusts the intensity of the excitation light. 前記強度調節部が、前記標本に対する前記対物レンズの焦点面の位置に基づいて、前記励起光の強度を調節する請求項4に記載のライトフィールド顕微鏡。   The light field microscope according to claim 4, wherein the intensity adjusting unit adjusts the intensity of the excitation light based on a position of a focal plane of the objective lens with respect to the specimen. 前記強度調節部が、前記落射照明光学系を介して前記励起光を前記標本に照射したときに前記撮像素子により取得された蛍光画像の輝度と、前記透過照明光学系を介して前記励起光を前記標本に照射したときに前記撮像素子により取得された蛍光画像の輝度とが略同等となるように前記励起光の強度を調節する請求項4に記載のライトフィールド顕微鏡。   The intensity adjusting unit emits the excitation light through the incident illumination optical system, the brightness of the fluorescence image acquired by the imaging device when the sample is irradiated with the excitation light, and the excitation light through the transmission illumination optical system. The light field microscope according to claim 4, wherein the intensity of the excitation light is adjusted so that a luminance of a fluorescent image acquired by the imaging device when the specimen is irradiated is substantially equal. 前記コンデンサレンズを介して明視野照明光を前記標本に入射させる透過明視野照明光学系と、前記標本を透過した前記明視野照明光を撮影する明視野用撮像素子とを備える請求項1から請求項6のいずれかに記載のライトフィールド顕微鏡。
A bright-field illumination optical system that makes bright-field illumination light incident on the sample via the condenser lens, and a bright-field imaging device that photographs the bright-field illumination light transmitted through the sample. Item 7. The light field microscope according to any one of Items 6.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112683812A (en) * 2020-12-09 2021-04-20 佛山科学技术学院 Nonlinear sampling multi-beam optical coherence elasticity measurement system and method
CN113412441A (en) * 2019-02-01 2021-09-17 分子装置(奥地利)有限公司 Calibration of light field imaging systems

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04107418A (en) * 1990-08-28 1992-04-08 Olympus Optical Co Ltd Automatic dimming method of microscope capable of simultaneous transmission and downward lighting observation
JPH10325798A (en) * 1997-05-23 1998-12-08 Olympus Optical Co Ltd Microscope apparatus
JP2000089124A (en) * 1998-09-14 2000-03-31 Nikon Corp Compound microscope
JP2003529747A (en) * 1999-10-11 2003-10-07 インノバティス・アーゲー Method and apparatus for determining characteristics of a culture solution
JP2004287155A (en) * 2003-03-24 2004-10-14 Nikon Corp Microscope
US20080266655A1 (en) * 2005-10-07 2008-10-30 Levoy Marc S Microscopy Arrangements and Approaches

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04107418A (en) * 1990-08-28 1992-04-08 Olympus Optical Co Ltd Automatic dimming method of microscope capable of simultaneous transmission and downward lighting observation
JPH10325798A (en) * 1997-05-23 1998-12-08 Olympus Optical Co Ltd Microscope apparatus
JP2000089124A (en) * 1998-09-14 2000-03-31 Nikon Corp Compound microscope
JP2003529747A (en) * 1999-10-11 2003-10-07 インノバティス・アーゲー Method and apparatus for determining characteristics of a culture solution
JP2004287155A (en) * 2003-03-24 2004-10-14 Nikon Corp Microscope
US20080266655A1 (en) * 2005-10-07 2008-10-30 Levoy Marc S Microscopy Arrangements and Approaches

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113412441A (en) * 2019-02-01 2021-09-17 分子装置(奥地利)有限公司 Calibration of light field imaging systems
US12080029B2 (en) 2019-02-01 2024-09-03 Molecular Devices (Austria) GmbH Calibration of a light-field imaging system
CN112683812A (en) * 2020-12-09 2021-04-20 佛山科学技术学院 Nonlinear sampling multi-beam optical coherence elasticity measurement system and method
CN112683812B (en) * 2020-12-09 2023-10-31 佛山科学技术学院 Nonlinear sampling multi-beam optical coherence elastic measurement system and method

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