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IRRADIATION DEVICE, LASER MICROSCOPE SYSTEM, IRRADIATION METHOD, AND LASER MICROSCOPE DETECTION METHOD

Foreign code F170009228
File No. IP02P002
Posted date Sep 14, 2017
Country WIPO
International application number 2017JP004801
International publication number WO 2017138619
Date of international filing Feb 9, 2017
Date of international publication Aug 17, 2017
Priority data
  • P2016-022607 (Feb 9, 2016) JP
Title IRRADIATION DEVICE, LASER MICROSCOPE SYSTEM, IRRADIATION METHOD, AND LASER MICROSCOPE DETECTION METHOD
Abstract Provided are an irradiation device, a laser microscope system, an irradiation method, and a laser microscope detection method with which the bandwidth of detection light in the form of multiplexed signals can be increased. According to the present invention, laser light beams are separated and caused to enter a first AOD (24) and a second AOD (34) to generate a plurality of beams of first diffracted light and second diffracted light which have different angles of deflection and different levels of frequency shift. A beam splitter (19) superimposes the first diffracted light beams and the second diffracted light beams on each other to generate multiple interfering light beams which have different beat frequencies. An object lens (52) linearly aligns irradiation spots of the multiple interfering light beams in a main scanning direction and irradiates a sample (T) with the interfering light beams. Oscillation of a scan mirror (47a) causes the irradiation spots to move in a sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction. A light detection unit (13) detects fluorescent light emitted from the sample (T) irradiated with the respective interfering light beams.
Outline of related art and contending technology BACKGROUND ART
The microscope system using a laser confocal optical system has been known. This laser microscope system, the laser light collected by the objective lens and is irradiated on the sample, the fluorescent or reflected light emitted from the sample by a condensing lens and the focal length through a pinhole disposed at a position to be received by the optical detector. Then, the irradiation position of the laser light 2 by the movement of the orthogonal directions, and scanning the sample surface.
On the other hand, a multi-excitation frequency (FIRE: Fluorescence Imaging using Radiofrequency-tagged Emission) method using a laser technique referred to as the microscope system has been proposed by Patent Document 1. Of the method of the multi-excitation frequency of the laser microscope system, the first laser beam 1, beam splitter 2 is divided into a first laser beam, the deflection angle of the laser light 1 from the first frequency and the magnitude of the output of the diffracted light differs from the acousto-optic deflector (hereinafter, referred to as AOD(Acousto-Optic Deflector) ) and, and the fluorescence response of the photo-detector response speed into consideration in order to lower the beat frequency to shift the frequency of the laser light 2 and the second acousto-optic frequency shifter (hereinafter, referred to as AOFS(Acousto-Optic Frequency Shifter) ) and, to a plurality of diffraction light from the AOD AOFS 2 are superposed from the first laser light, laser light and the diffracted light 2 and the second (beat frequency) a difference in frequency between the excitation light is intensity-modulated in a beam splitter, the sample is irradiated with the excitation light irradiation section and a second color.
The frequency of the laser microscope system in a multi-excitation method, a plurality of irradiated with the excitation light irradiating section is formed by arranging a line-shaped spot, a plurality of illumination spots are moved in one direction. In this way, a plurality of illumination spots in one direction one movement of the 1, the surface of the sample can be scanned. Corresponding to each portion of the illumination spot from the sample, the fluorescence from the fluorescent material in the sample is released. Then, the fluorescence emitted is, the beat frequency of the interference light is irradiated with the light intensity in accordance with the change, by the movement of the illumination spot in the sub scanning direction, the sub-scanning line in accordance with the distribution of the fluorescent substance becomes a modulation. That is, the fluorescence, irradiated with a carrier frequency of the beat frequency of the interference light signal is intensity modulated in accordance with the distribution of the fluorescent substance to an optical signal. Then, the signal from the plurality of light spots irradiated are superimposed in a multiplexed signal such as a photomultiplier tube and the detection light detected by the light detector, from the frequency spectrum, a fluorescent material in the region of movement of the spots irradiated calculate the distribution of the observed image is obtained.
Scope of claims (In Japanese)[請求項1]
互いに異なる周波数の複数の第1の光と互いに異なる周波数の複数の第2の光とを、前記第1の光と前記第2の光との周波数の差が異なる組み合わせで干渉させることよって、ビート周波数の異なる複数の干渉光を生成する干渉光生成部と、
複数の前記干渉光を照射する干渉光照射部と
を備えることを特徴とする照射装置。
[請求項2]
前記干渉光生成部は、レーザ光源から出力された光を回折させ、入力されるコム信号の周波数に応じた複数の回折光を複数の前記第1の光として射出する第1音響光学ディフレクタと、
前記レーザ光源から出力された前記光を回折させ、入力されるコム信号の周波数に応じた複数の回折光を複数の前記第2の光として射出する第2音響光学ディフレクタと
を備えることを特徴とする請求項1に記載の照射装置。
[請求項3]
前記レーザ光源からの前記光が入射され、前記光の周波数を変換した光を射出する音響光学周波数シフタをさらに備え、
前記第2音響光学ディフレクタは、前記音響光学周波数シフタで周波数が変換された前記光が入射されることを特徴とする請求項2に記載の照射装置。
[請求項4]
前記第1音響光学ディフレクタ及び前記第2音響光学ディフレクタは、隣接または離れた位置の第1の光と第2の光との干渉によるクロストーク成分を抑制する位相に各コム成分が設定された前記コム信号が入力されることを特徴とする請求項2または3に記載の照射装置。
[請求項5]
前記干渉光生成部は、レーザ光源から出力された光が正負の異なる入射角度でそれぞれ入射され、コム信号の周波数に応じた2組の複数の回折光を複数の前記第1の光及び複数の前記第2の光として射出する音響光学ディフレクタを有することを特徴とする請求項1に記載の照射装置。
[請求項6]
前記レーザ光源からの前記光が入射され、入射する前記光の透過成分の透過光と、回折し周波数が変換された成分の変換光を射出する音響光学周波数シフタをさらに備え、
前記音響光学ディフレクタは、前記透過光と前記変換光とが正負の異なる入射角度で入射される
ことを特徴とする請求項5に記載の照射装置。
[請求項7]
複数の前記第1の光の第1の周波数範囲と複数の前記第2の光の第2の周波数範囲とが異なり、
前記干渉光生成部は、複数の前記第1の光については周波数が低いものから、複数の前記第2の光については周波数の高いものからそれぞれ順番に選択される前記第1の光と前記第2の光とを組み合わせて複数の前記干渉光を生成することを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の照射装置。
[請求項8]
複数の前記第1の光の第1の周波数範囲と複数の前記第2の光の第2の周波数範囲とは、周波数範囲が重ならないことを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の照射装置。
[請求項9]
前記干渉光照射部は、複数の前記干渉光のスポットをライン状に並べて照射することを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の照射装置。
[請求項10]
前記干渉光照射部は、同じピッチで並ぶ複数の前記第1の光と複数の前記第2の光との入射により、前記干渉光の照射位置に複数の前記第1の光及び複数の前記第2の光のそれぞれのスポットを同じ配列ピッチでライン状に並べ、
前記干渉光生成部は、前記干渉光の照射位置で前記第1の光のスポットに対する前記第2の光のスポットの位置を前記配列ピッチの半分だけスポットの並ぶ方向にずらし、前記第1の光のスポットと前記第2の光のスポットとが重なった前記干渉光のスポットを形成するずらし量及び方向に複数の前記第1の光と複数の前記第2の光との相対的な位置をずらすことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の照射装置。
[請求項11]
請求項9または10に記載の照射装置と、
前記干渉光を試料に照射することで生じた検出光を検出する光検出器とを備えることを特徴とするレーザ顕微鏡システム。
[請求項12]
複数の前記干渉光のスポットが並んだ方向と交差する方向に、複数の前記干渉光のスポットと前記試料とを相対的に移動させる走査部を備えることを特徴とする請求項11に記載のレーザ顕微鏡システム。
[請求項13]
前記走査部は、前記試料が流体と共に流れ得る流路を有するフローセルであり、
前記干渉光照射部は、前記流路内で前記スポットを前記試料の流れる方向と交差する方向に並べることを特徴とする請求項12に記載のレーザ顕微鏡システム。
[請求項14]
前記試料からの検出光を波長に応じて2以上の波長成分に分離する波長分離部を備え、
前記光検出器は、前記波長分離部により分離される波長成分ごとに設けられていることを特徴とする請求項11ないし13のいずれか1項に記載のレーザ顕微鏡システム。
[請求項15]
互いに異なる周波数の複数の第1の光と互いに異なる周波数の複数の第2の光を生成する回折光生成ステップと、
複数の前記第1の光と複数の前記第2の光とを干渉させることよって、ビート周波数の異なる複数の干渉光を生成する干渉光生成ステップと、
複数の前記干渉光を照射する照射ステップと
を有することを特徴とする照射方法。
[請求項16]
複数の前記第1の光の第1の周波数範囲と複数の前記第2の光の第2の周波数範囲とが異なり、
前記干渉光生成ステップは、複数の前記第1の光については周波数が低いものから、複数の前記第2の光については周波数の高いものからそれぞれ順番に選択される前記第1の光と前記第2の光とを組み合わせて複数の前記干渉光を生成することを特徴とする請求項15に記載の照射方法。
[請求項17]
前記回折光生成ステップは、レーザ光源から出力された光を、第1音響光学ディフレクタと第2音響光学ディフレクタとにそれぞれに入射して回折させ、複数の前記第1の光として、入力されたコム信号の周波数に応じた複数の第1回折光を前記第1音響光学ディフレクタで生成し、複数の前記第2の光として、入力されたコム信号の周波数に応じた複数の第2回折光を前記第2音響光学ディフレクタで生成することを特徴とする請求項15または16に記載の照射方法。
[請求項18]
前記回折光生成ステップは、隣接または離れた位置の第1の光と第2の光との干渉によるクロストーク成分を抑制する位相に各コム成分が設定された前記コム信号を、前記第1音響光学ディフレクタ及び前記第2音響光学ディフレクタに入力することを特徴とする請求項17に記載の照射方法。
[請求項19]
前記回折光生成ステップは、レーザ光源から出力された光を正負の異なる入射角度で音響光学ディフレクタに入射し、コム信号の周波数に応じた2組の複数の回折光を複数の前記第1の光及び複数の前記第2の光として射出することを特徴とする請求項15または16に記載の照射方法。
[請求項20]
互いに異なる周波数の複数の第1の光と互いに異なる周波数の複数の第2の光を生成する回折光生成ステップと、
複数の前記第1の光と複数の前記第2の光とを干渉させることよって、ビート周波数の異なる複数の干渉光を生成する干渉光生成ステップと、
複数の前記干渉光を照射する照射ステップと、
前記干渉光を試料に照射することで生じた検出光を検出する光検出ステップとを有することを特徴とするレーザ顕微鏡の検出方法。
  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • JAPAN SCIENCE AND TECHNOLOGY AGENCY
  • Inventor
  • MIKAMI Hideharu
  • GODA Keisuke
IPC(International Patent Classification)
Specified countries National States: AE AG AL AM AO AT AU AZ BA BB BG BH BN BR BW BY BZ CA CH CL CN CO CR CU CZ DE DJ DK DM DO DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM GT HN HR HU ID IL IN IR IS JP KE KG KH KN KP KR KW KZ LA LC LK LR LS LU LY MA MD ME MG MK MN MW MX MY MZ NA NG NI NO NZ OM PA PE PG PH PL PT QA RO RS RU RW SA SC SD SE SG SK SL SM ST SV SY TH TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN ZA ZM ZW
ARIPO: BW GH GM KE LR LS MW MZ NA RW SD SL SZ TZ UG ZM ZW
EAPO: AM AZ BY KG KZ RU TJ TM
EPO: AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
OAPI: BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW KM ML MR NE SN ST TD TG
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