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JP4983929B2 - Biological image acquisition device - Google Patents

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JP4983929B2
JP4983929B2 JP2009547126A JP2009547126A JP4983929B2 JP 4983929 B2 JP4983929 B2 JP 4983929B2 JP 2009547126 A JP2009547126 A JP 2009547126A JP 2009547126 A JP2009547126 A JP 2009547126A JP 4983929 B2 JP4983929 B2 JP 4983929B2
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Description

本発明は、小動物などの生体試料を対象とする光バイオイメージング技術に関する。特に、生体の多方向画像を同時に撮影する装置における照明の逆光問題に起因する画像の劣化を避ける手法に関する。   The present invention relates to an optical bioimaging technique for a biological sample such as a small animal. In particular, the present invention relates to a technique for avoiding image degradation caused by a backlight problem of illumination in an apparatus that simultaneously captures multidirectional images of a living body.

生体中の分子種がどのように分布しているかを画像化する手法は医学、生物学の重要な研究方法である。これまで細胞レベルでは顕微鏡を使い、蛍光色素を付着した分子プローブや、化学発光を用いる分子プローブを用いて、分子種を画像化する方法がひろく行われて来た。今後は細胞レベルからより大きな臓器やさらに動物の個体に対して、注目している分子種が分布している様子を生きたまま観察する装置が要求されている。例えばマウスなど個体におけるガン細胞に蛍光プローブが結合するようにして、注目するガン細胞の増殖の様子を画像化し、毎日とか毎週とかの経時変化として観測する技術である。従来の細胞レベル用の測定装置で動物個体内部のガン細胞の増殖を見るためには、動物を殺して所定の部分を染色したり、蛍光体を付けたりして観察することになるが、それでは1つの個体に対する長期間にわたる細胞の経時的な増殖を見ることができない。この理由で小動物個体の内部情報の分子種を、個体が生きたままの状態で観察できる装置の開発が望まれている。   The technique of imaging how molecular species in a living body are distributed is an important research method in medicine and biology. At the cellular level, methods for imaging molecular species using a microscope with a molecular probe attached with a fluorescent dye or a molecular probe using chemiluminescence have been widely used. In the future, there will be a demand for an apparatus for observing the distribution of the molecular species of interest from the cellular level to larger organs and even individual animals. For example, it is a technique in which a fluorescent probe binds to a cancer cell in an individual such as a mouse to image the state of growth of the cancer cell of interest and observe it as a time-dependent change such as daily or weekly. In order to observe the growth of cancer cells inside an animal individual with a conventional measuring device for cell level, the animal is killed and a predetermined part is stained or a fluorescent substance is attached, but then, It is not possible to see the growth of cells over time for a single individual. For this reason, it is desired to develop a device that can observe the molecular species of the internal information of a small animal individual while the individual is alive.

近赤外光は、生体内部における光の透過率が比較的良いため、600nm〜900nm程度の波長を用いる小動物の観察装置が使われている。しかしながら、従来技術の観察法では通常は試料を上部から撮影するだけで同時に多方向の観察ができない。例えば、特定の方向からマウスを観察したとき癌が見えなくても反対側から観察すると癌が検出されるといった場合である。一方向しか観測できない装置を用いるとき、オペレータは止むを得ず、マウスの体軸を中心として少しずつ回転した像を撮影することで、近似的に多方向の観察をするような操作で対処するしかない。しかしこの方法では再現性の有るデータは得られず、各方向を同時に検出することができない。特に、生体からの発光観察をでは発光強度そのものが非常に弱いので、通常数十秒から数分間二次元検出器上で積分露光を行う必要がある。一方で発光強度は時間的に変化するから、異なる方向毎に順次切り替えて撮像すると、方向毎の画像の条件が違ってしまい役に立たない。生体の複数方向の像を同時並行に検出器上で長時間積分できることが望ましい。蛍光像測定は比較的短時間に行うことができるが、それでも多方向の情報を一度に撮影できることは迅速・正確なデータを得るために欠かせない。   Near-infrared light has a relatively good light transmittance inside the living body, and therefore, a small animal observation apparatus using a wavelength of about 600 nm to 900 nm is used. However, in the conventional observation method, usually, a sample is photographed from the upper side, and simultaneous observation in multiple directions is not possible. For example, when a mouse is observed from a specific direction, cancer is detected when observed from the opposite side even if the cancer is not visible. When using a device that can observe only one direction, the operator is forced to take an image that is rotated little by little around the body axis of the mouse, so that it can be handled by an operation that approximates multi-directional observation. There is only. However, with this method, reproducible data cannot be obtained, and each direction cannot be detected simultaneously. In particular, since the emission intensity itself is very weak in luminescence observation from a living body, it is usually necessary to perform integral exposure on a two-dimensional detector for several tens of seconds to several minutes. On the other hand, since the light emission intensity changes with time, it is not useful to sequentially switch images in different directions to change the image conditions for each direction. It is desirable that images in multiple directions of the living body can be integrated on the detector for a long time in parallel. Although fluorescence image measurement can be performed in a relatively short time, the ability to capture information in multiple directions at once is indispensable for obtaining quick and accurate data.

多方向の画像を得る方法としては、回転反射鏡を用いて時分割で多数の角度の画像を順次取得する方法が知られている(特許文献1参照。)。この手法は、試料自身の平行移動はあるものの、試料を回転させることなく、また二次元検出器も回転させることもなく、途中のミラーの回転と試料の位置の変化によって多方向の観察を行う。回転反射鏡を用いる特許文献1の方法の欠点は、各方向の測定が時分割であるために同時測定ができず、測定に時間を要する事、方向毎に時刻が異なるため、発光のように時刻によって強度が変わる時は正確さに欠ける、加えて構造が複雑であることである。   As a method for obtaining multi-directional images, a method is known in which images of a large number of angles are sequentially acquired in a time-sharing manner using a rotating reflector (see Patent Document 1). This method does not rotate the sample nor the two-dimensional detector, but the multi-directional observation is performed by rotating the mirror in the middle and changing the position of the sample, although there is a parallel movement of the sample itself. . The disadvantage of the method of Patent Document 1 using a rotating mirror is that the measurement in each direction is time-division, so simultaneous measurement cannot be performed, time is required for the measurement, and the time is different for each direction. When the intensity changes with time, it is inaccurate and the structure is complicated.

回転反射鏡を用いない撮像光学系としては幾つか知られている(特許文献2−9参照。)。引用文献2,3には多方向観察の概念とそこに使う反射鏡、2次元検出器を含む撮像光学系が述べられているが、多方向観察装置は本発明が対象とする装置にすぎず、逆光問題に触れていない。引用文献4はカメラの反対側からの光を「利用する手法」に関するものであり、カメラの反対側からの光を「回避する手法」をテーマとする本発明との共通点はない。引用文献6は試料の回りの多方向観察でなく、カメラの360°周りを撮影する手法を述べているので、本発明とは試料とカメラが入れ替わっていることになり、本発明には無関係である。引用文献5,7,8は多方向観察すら扱っていない。引用文献7の図1にはたまたま光源の同心円状の配置が見られるが、逆光問題を解決する手法としての配置と言う概念とは異なるから本発明のヒントにはならない。以下各文献それぞれについて上記の内容を詳しく検討すると以下のようである。   Several imaging optical systems that do not use a rotating reflector are known (see Patent Document 2-9). References 2 and 3 describe the concept of multi-directional observation and an imaging optical system including a reflecting mirror and a two-dimensional detector used therefor. However, the multi-directional observation apparatus is merely an apparatus targeted by the present invention. Not touching the backlight problem. The cited document 4 relates to a “method for utilizing” light from the opposite side of the camera, and has no common point with the present invention on the theme of “a method for avoiding” light from the opposite side of the camera. Since Cited Document 6 describes a method of photographing around 360 ° of the camera, not multi-directional observation around the sample, the sample and the camera are interchanged with the present invention, which is irrelevant to the present invention. is there. Cited references 5, 7, and 8 do not handle even multi-directional observation. Although the concentric arrangement of the light source happens to be seen in FIG. 1 of the cited document 7, it is not a hint of the present invention because it is different from the concept of arrangement as a method for solving the backlight problem. The following is a detailed examination of the above contents for each document.

引用文献2に記載されているのは、被写体の立体画像を撮る目的の発明である。その発明は多面鏡を用いることだけが本発明と共通しているが、蛍光像などの生体情報を得ることを目指すものではない。また反射鏡の角度を可変して観測方向を増やす記述があるが、これは部分的に時分割にすることであり、同時測定の目的からは相反する方向である。光源が配置されている記述があるものの、この光源は試料の裏側が暗くなるから単純にそこを照らすというもので、裏側を照らす光源による逆光問題の障害を論じていないのはもちろん、カメラに直接入射する可能性の考察も何ら行われていないことから判るように、多方向同時測定に伴う逆光問題の解決という本発明のテーマのヒントにはなりえない。   The cited document 2 describes an invention for the purpose of taking a stereoscopic image of a subject. The invention is common to the present invention only by using a polygon mirror, but it does not aim to obtain biological information such as a fluorescent image. In addition, there is a description that the angle of the reflecting mirror is changed to increase the observation direction, but this is a partial time division, which is a contradictory direction for the purpose of simultaneous measurement. Although there is a description that the light source is arranged, this light source simply illuminates the back side of the sample because it darkens, and it does not discuss the obstacle of the backlight problem due to the light source illuminating the back side, of course, directly to the camera As can be seen from the fact that no consideration is given to the possibility of incidence, it cannot be a hint of the theme of the present invention to solve the backlight problem associated with simultaneous measurement in multiple directions.

引用文献3は果物搬送ラインに設置するビデオカメラの撮像範囲を拡大するための円筒凸面鏡の利用を提案するものであり、反射鏡が写す像を対象物自体とともに撮影する点において本発明と共通しているが、照射光源についての記述すらなく、本発明の多方向同時測定に伴う逆光問題の解決というテーマのヒントにはなりえない。   Cited Document 3 proposes the use of a cylindrical convex mirror for expanding the imaging range of a video camera installed in a fruit transport line, and is common with the present invention in that an image taken by a reflecting mirror is photographed together with the object itself. However, it does not even describe the illumination light source, and cannot be a hint of the theme of solving the backlight problem associated with the multidirectional simultaneous measurement of the present invention.

引用文献4はプリント配線板などの検査面からの漏れ光によって欠落部を検査する装置に関するもので、検査対象であるプリント板の向こう側にある光源からの漏れ光を検出する方法を論じている。本発明がカメラの反対側から来る逆光を「回避する手法」を論じているのに対し、引用文献4の発明はカメラの反対側から来る光を「利用する方法」であって、反対側からの光「回避する手法」をテーマとする本発明との共通点はない。たまたま欠落部から幾つかの方向に反射してくる光を複数の鏡で受けているけれども、本発明のヒントとはなりえない。   Cited Document 4 relates to an apparatus for inspecting a missing portion by leakage light from an inspection surface such as a printed wiring board, and discusses a method for detecting leakage light from a light source located on the other side of the printed board to be inspected. . Whereas the present invention discusses “a method of avoiding” the backlight coming from the opposite side of the camera, the invention of the cited document 4 is a “method of using” the light coming from the opposite side of the camera, from the opposite side. There is no common point with the present invention on the theme of “light avoiding technique”. Although light reflected from the missing part in several directions is received by a plurality of mirrors, it cannot be a hint of the present invention.

引用文献5は電気泳動などを施した生体試料の蛍光像をCCDで検出する装置に関する。試料のサイズが変わったとき、試料をカメラに近づけたり遠ざけたりする必要あるが、そのときに蛍光励起光源の距離の違いによるデータの変動を補償する手法が論じられている。しかし蛍光観察方向は1つの方向だけであるうえ、逆光の不都合は全く問題視されていない。引用文献5の図2に光源として底部光源51と落射光限52という2つの方向からの照射が記載されているだけである。したがって蛍光装置が記述されていても、本発明のヒントになるような記述は見られない。   Reference 5 relates to an apparatus for detecting a fluorescent image of a biological sample subjected to electrophoresis or the like with a CCD. When the size of the sample changes, it is necessary to move the sample closer to or away from the camera. At that time, a method for compensating for data fluctuation due to a difference in the distance of the fluorescence excitation light source is discussed. However, the fluorescence observation direction is only one direction, and the disadvantage of backlighting is not regarded as a problem at all. FIG. 2 of the cited document 5 only describes irradiation from two directions of the bottom light source 51 and the incident light limit 52 as the light source. Therefore, even if the fluorescent device is described, there is no description that can be a hint of the present invention.

引用文献6が扱うのはパノラマカメラに関する発明、即ち、カメラの回り360度方向を撮影する手法である。一方本発明の多方向測定は、試料(測定対象)が中心にあってその周りの多数方向からの試料像を撮影する装置なので、カメラと試料の位置関係が反対であることに留意すれば、引用文献6が本発明と無関係なことは自明である。たまたま、カメラの回り360°方向を撮影するのに多面反射鏡を使っているだけである。もちろん本発明の逆光問題にも関わりがない。   Cited Document 6 deals with an invention related to a panoramic camera, that is, a technique for photographing a 360 degree direction around the camera. On the other hand, since the multi-directional measurement of the present invention is a device that takes a sample image from a plurality of directions around the sample (measurement target), the positional relationship between the camera and the sample is opposite. It is obvious that the cited document 6 is irrelevant to the present invention. Occasionally, we are only using a polyhedral mirror to capture the 360 ° direction around the camera. Of course, it is not related to the backlight problem of the present invention.

引用文献7は、3方向以上の方向から照射光を同時に被写体にあて1つの方向から撮像する装置で、監視カメラに利用する技術に関するものである。照射光の周波数(波長のこと)を照射方向別に異ならせると同時にカメラ内の検出器各画素毎のフィルタを、照射方向別周波数(波長)にあわせて選定しておくことで、測定時は同時多方向照射ながら、それぞれの照射方向別の画像を取得し、さまざまな照射方向の画像を重み計算で得ようとする発明である。多方向「照明」の点では本発明と多少の関連はある。しかし、本発明が多方向撮影に伴う問題を扱っているのに、引用文献7は1つの方向からの撮像であるうえ逆光問題も全く扱っていない。たまたま、図1には逆光配置になる図があるけれども、それを不都合と認識している記述はないから、観測方向が1つでも逆光を扱う例とは言えず、したがって、引用文献7に多方向観察に伴う逆光問題の解決のヒントを与える記述がなされているとはとうてい言えない。   Cited Document 7 relates to a technique used for a surveillance camera, which is an apparatus for simultaneously irradiating a subject with irradiation light from three or more directions and imaging from one direction. By changing the frequency (wavelength) of the irradiation light according to the irradiation direction, and simultaneously selecting the filter for each pixel of the detector in the camera according to the frequency (wavelength) according to the irradiation direction It is an invention in which images for each irradiation direction are acquired while multi-directional irradiation is performed, and images in various irradiation directions are obtained by weight calculation. There is some relevance to the present invention in terms of multi-directional “illumination”. However, although the present invention deals with the problems associated with multi-directional imaging, the cited document 7 is imaging from one direction and does not deal with the backlight problem at all. Although there is a diagram with a backlight arrangement in FIG. 1, there is no description that recognizes it as inconvenient, so even one observation direction is not an example of handling backlight. It cannot be said that there is a description that gives hints for solving the backlight problem associated with direction observation.

引用文献8には内視鏡に関する発明が記載されている。その中で波長の異なる照射光による撮像や、蛍光像を撮像する装置が述べられているので、当然ながら蛍光光源についての記述があるが、多方向観察の記述は全くなく、その励起光の逆光問題についての記述もなされていないので、本発明の目的とする多方向観察に伴う逆光問題の解決のヒントを与えることはあり得ない。   Cited Document 8 describes an invention related to an endoscope. Among them, imaging with irradiation light with different wavelengths and devices that capture fluorescent images are described, so there is naturally a description of fluorescent light sources, but there is no description of multi-directional observation, and the back light of the excitation light Since the problem is not described, it is impossible to give a hint for solving the backlight problem associated with the multi-directional observation which is the object of the present invention.

また、特許文献9は蛍光測定時の背面照射を開示している。これは生体試料の背面に接して蛍光励起光源を配置し、結果としてカメラ側からは光源が見えないようにしたものである。すなわち、試料自身で光源を隠している。この手法は一方向観察法で背面照射を可能とするものではあるが、明らかに多方向観察では使えない方法であり、また、試料を除くと強い光が検出器に入ってしまう。本発明は試料存在のありなしにかかわらず光源から直接光が検出器に入射しない構成を目指す点で、特許文献9のものとは全く異なっている。   Patent Document 9 discloses backside illumination at the time of fluorescence measurement. In this case, a fluorescence excitation light source is disposed in contact with the back surface of the biological sample so that the light source cannot be seen from the camera side. That is, the light source is hidden by the sample itself. Although this method enables backside illumination by a unidirectional observation method, it is clearly a method that cannot be used for multidirectional observation, and if the sample is removed, strong light enters the detector. The present invention is completely different from that of Patent Document 9 in that it aims at a configuration in which light does not directly enter the detector regardless of the presence or absence of the sample.

米国特許出願公開20050201614US Patent Application Publication No. 20050201414 特開2001−330915号公報JP 2001-330915 A 特開平10−124648号公報JP-A-10-124648 特開平3−111745号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-111745 特開2003−287497号公報JP 2003-287497 A 特開平8−125835号公報JP-A-8-125835 国際公開第2007/108070号パンフレットInternational Publication No. 2007/108070 Pamphlet 特開2005−13611号公報JP 2005-13611 A 米国特許第6922246号US Pat. No. 6,922,246

本発明は、上述の多方向同時観察ができる生体画像取得装置において、照明時の逆光問題を起こす光源の写り込みや像の不鮮明化を回避した装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a device that avoids reflection of a light source and blurring of an image that cause a backlight problem during illumination, in the above-described biological image acquisition device capable of simultaneous observation in multiple directions.

一般に生体画像測定の照明の必要性は二通りあって、一つは外観像取得用の照明であり、他の一つは蛍光励起光の照明である。外観像取得用の照明は、別に得られた蛍光画像または発光画像に、外観画像を重ねて表示する時に用いるため蛍光画像または発光画像の両方に必要な機能である。蛍光励起光の照明の方は、当然ながら蛍光像撮影の時だけ関係する。   In general, there are two types of illumination for biometric image measurement, one is illumination for appearance image acquisition, and the other is illumination of fluorescence excitation light. The illumination for obtaining the appearance image is a function necessary for both the fluorescence image and the luminescence image because it is used when the appearance image is displayed on the fluorescence image or the luminescence image obtained separately. Of course, the illumination of the fluorescence excitation light is only relevant when photographing fluorescent images.

多方向同時撮影では、前述の2種類の照明がいずれかの撮像方向の逆光になる問題があるので、そのときの不都合を解決する必要が生じた。しかしながら、引用文献1−9には照明時の逆光問題は開示されていない。   In the multi-directional simultaneous photographing, there is a problem that the above-described two kinds of illuminations are backlit in any one of the imaging directions, and thus it is necessary to solve the disadvantages at that time. However, cited references 1-9 do not disclose the problem of backlighting during illumination.

本発明の生体画像取得装置は、生体試料が載置される試料台と、二次元検出器と、試料台上の試料からの二次元検出器側の方向への光とそれ以外の方向への光を二次元検出器に導くとともに、導かれた複数の画像を二次元検出器上に結像する撮像光学系と、撮像光学系を通した二次元検出器の視野の範囲外に配置されて試料台上の試料に光を照射する光源装置と、二次元検出器による撮像画像を表示する画像表示装置と、を備えたものである。   The biological image acquisition device of the present invention includes a sample table on which a biological sample is placed, a two-dimensional detector, light from the sample on the sample table toward the two-dimensional detector, and other directions. An imaging optical system that guides light to the two-dimensional detector and forms a plurality of guided images on the two-dimensional detector, and is disposed outside the range of the field of view of the two-dimensional detector through the imaging optical system. A light source device that irradiates light onto a sample on a sample stage and an image display device that displays an image captured by a two-dimensional detector are provided.

「二次元検出器側の方向への光」とは二次元検出器が直接受光できる方向への光を意味する。   “Light in the direction toward the two-dimensional detector” means light in a direction in which the two-dimensional detector can directly receive light.

本発明では、光源装置が撮像光学系を通した二次元検出器の視野の範囲外に配置されている。これは多方向観察の照明時に発生する逆光問題、すなわち二次元検出器が光源からの強い照明光を直接受光することを避けるためである。二次元検出器が光源からの光を直接的に受光すると、光源からの直接光は非常に強いので、例えばCCDなどの二次元検出器の該当ピクセルが飽和するだけでなく、過剰の電荷が隣接する多数のピクセルに流れ込み、飽和ピクセル近傍の広い範囲のピクセルが撮影不能になる、いわゆるブルーミングの原因となる。特に外観像観察では光源の波長成分を、フィルタで除去することなく検出器に導くため、光源の直接光が入るとブルーミングを起こしやすい。一方蛍光像観察では検出器に入るまでに光源に含まれる波長成分をフィルタで除去するので、光源の直接光が入る時の不具合はフィルタの阻止率不足基づく漏れ光であって、通常ブルーミングにいたるほどではない。それでも測定データの一部に不要な発光が写ってしまい、試料からの本来の蛍光と紛らわしくなるので、本発明では外観像観察、蛍光像観察に拘わらず、直接光の受光を避ける工夫がなされている。   In the present invention, the light source device is arranged outside the range of the field of view of the two-dimensional detector through the imaging optical system. This is to avoid the backlight problem that occurs during illumination in multi-directional observation, that is, to prevent the two-dimensional detector from directly receiving strong illumination light from the light source. When the two-dimensional detector directly receives light from the light source, the direct light from the light source is very strong, so not only the corresponding pixel of the two-dimensional detector such as a CCD is saturated, but also excessive charges are adjacent. This causes so-called blooming, in which a large range of pixels in the vicinity of saturated pixels cannot be photographed. In particular, in the appearance image observation, the wavelength component of the light source is guided to the detector without being removed by a filter, so that blooming is likely to occur when direct light from the light source enters. On the other hand, in the fluorescence image observation, the wavelength component contained in the light source is removed by the filter before entering the detector, so the trouble when the direct light of the light source enters is leaked light due to insufficient filter rejection rate, usually leading to blooming. Not so good. Nevertheless, unnecessary light emission is reflected in a part of the measurement data, which is confused with the original fluorescence from the sample. Therefore, the present invention has been devised to avoid direct light reception regardless of appearance image observation or fluorescence image observation. Yes.

このように本発明によれば、多方向生体画像取得装置において、逆光問題による光源の写り込みや像の不鮮明化が回避されている。   As described above, according to the present invention, in the multidirectional biological image acquisition apparatus, the reflection of the light source and the blurring of the image due to the backlight problem are avoided.

従来の多方向でない1つの方向からの画像撮影では、上述の外形照射用、または蛍光励起用の光源に対して逆光問題は起こらなかったが、試料の上からと下からなど、少なくとも試料の反対側の像を同時に撮影するような多方向生体画像取得装置では、照射光源の位置による不都合が生じることが判ったので、それを回避する手段を熟慮した結果生まれたのが本発明である。   In conventional imaging of images from one direction that is not multi-directional, the backlight problem did not occur with respect to the above-mentioned light source for external illumination or fluorescence excitation, but at least opposite the sample, such as from above and below the sample. Since it has been found that the multidirectional biological image acquisition apparatus that simultaneously captures the side image causes inconvenience due to the position of the irradiation light source, the present invention was born as a result of careful consideration of means for avoiding this.

回避手段は図3A,3Bのようにカメラの直接及び間接の視野範囲を描き、その範囲から外形取得光源と蛍光励起光源の光源位置をはずすことでCCDに光源の直接光が入射することを防止する。ここで間接の視野範囲とは反射鏡などの光学系を介して二次元検出器に写り込む視野範囲を意味する。こうして試料の反対側の像を同時に撮影する装置においても、照射光の直接光がCCDに入ることを避けることで、多方向撮影の利点を十分に活かした生体画像撮影装置を構築できる。   The avoidance means draws the direct and indirect field of view range of the camera as shown in FIGS. 3A and 3B, and the direct light from the light source is prevented from entering the CCD by removing the light source positions of the outline acquisition light source and the fluorescence excitation light source from the range. To do. Here, the indirect visual field range means a visual field range reflected on the two-dimensional detector through an optical system such as a reflecting mirror. Thus, even in an apparatus that simultaneously captures images on the opposite side of the sample, a living body image capturing apparatus that fully utilizes the advantages of multidirectional imaging can be constructed by avoiding that direct light of irradiated light enters the CCD.

ここで、光源からの直接光がCCDに入らない他の手法として、光源が試料を直接照らす代わりに、「試料の間接照明」を使う方法も検討した。即ち散乱板や壁で拡散反射した光を試料に当てて像を撮影する方法により、光原の直接光がCCDに届くのを回避する手法である。しかし、これをテストしてみると次の理由で不都合であることが判った。すなわち、間接照明時は試料から反射してCCDに到達する光(測定目的の光)は、光源→拡散板→試料→CCDの順序となる。しかし、前述したカメラの直接又は間接視野内に拡散板があると、光源→拡散板→CCDという経路の光(妨害光)が存在することになる。拡散反射板を光源と見るなら、拡散反射板からの直接光がCCDに到達することになり、それが測定目的の光より強くなってしまうからである。   Here, as another method in which the direct light from the light source does not enter the CCD, a method of using “indirect illumination of the sample” instead of the light source directly illuminating the sample was examined. That is, it is a technique for avoiding the direct light of the photogen from reaching the CCD by shooting the image by applying the light diffusely reflected by the scattering plate or the wall to the sample. However, testing this proved inconvenient for the following reasons: That is, during indirect illumination, light that reaches the CCD after being reflected from the sample (light for measurement) is in the order of light source → diffuser plate → sample → CCD. However, if there is a diffuser plate in the direct or indirect field of view of the camera, light (interfering light) in the path of light source → diffuser plate → CCD exists. If the diffuse reflector is viewed as a light source, the direct light from the diffuse reflector will reach the CCD, which will be stronger than the light intended for measurement.

このようにして判った問題解決のポイントをもっと正確に表現するなら「試料で反射する光(測定目的の光)のCCDに到達する拡散反射回数が妨害光の拡散反射回数と同じか少ない」という条件を満足させることが要件である。図1の例でいえば、「測定目的の光」は光源がまず直接試料を照射し、その反射光(又は蛍光)がCCDに入る。これに対し、妨害光の方は壁などが光源で照らされても、その拡散反射光がCCDに入るわけで、反射回数が「測定目的の光」と同等又はそれ以下になる。ここで欲をいえば周りの壁は照らされない方が更に良いけれども実際上は無理なので、周りの壁を反射率の極力低い材料で作って反射光を減らすことで対処する。   To express the problem-solving points found in this way more accurately, it is said that the number of diffuse reflections that reach the CCD for the light reflected from the sample (light for measurement) is the same as or less than the number of diffuse reflections of interference light. It is a requirement to satisfy the conditions. In the example of FIG. 1, as for “light for measurement”, the light source directly irradiates the sample first, and the reflected light (or fluorescence) enters the CCD. On the other hand, in the case of disturbing light, even if a wall or the like is illuminated by a light source, the diffusely reflected light enters the CCD, and the number of reflections is equal to or less than “light for measurement”. If you want, here it is better not to illuminate the surrounding walls, but in practice it is impossible, so we will deal with it by making the surrounding walls of a material with as low a reflectance as possible and reducing the reflected light.

こうして、試料以外から散乱して検出器に到達する光を除去しておけば、試料の付近の壁などから到達する光がないため、試料だけが鮮明に浮き上がって撮影できることが判った。   In this manner, it was found that if the light scattered from other than the sample and reaching the detector is removed, there is no light reaching the wall near the sample, so that only the sample can be clearly lifted and photographed.

反射回数の概念を使ってもう一度まとめるなら、照射光源をカメラの直接及び間接の視野範囲の外に置けば、試料で反射する「測定目的の光」の反射回数が、壁などの「妨害光」の反射回数を下回るか、少なくとも同じになる。その結果、逆光による画像の劣化や光源写り込みの障害を回避でき、鮮明な試料画像が得られるということになる。   To put it together again using the concept of the number of reflections, if the illumination light source is placed outside the direct and indirect field of view of the camera, the number of reflections of the `` light for measurement '' reflected by the sample will be `` jamming light '' such as walls. Less than or at least the same number of reflections. As a result, it is possible to avoid image degradation due to backlight and obstacles to light source reflection, and a clear sample image can be obtained.

二次元検出器は1つのみであることが好ましい。
試料の光の多方向からの観察画像を同時に取得しようとする場合、多方向の光の画像を1つの二次元検出器上に結像する方法と、2つ以上の二次元検出器上に結像する方法が考えられるが、二次元検出器を1つにすることによって構成を簡便なものにし、コストの削減を図ることができる。
Preferably there is only one two-dimensional detector.
When simultaneously obtaining observation images from multiple directions of sample light, a method of forming an image of multidirectional light on one two-dimensional detector and two or more two-dimensional detectors are combined. Although a method of imaging can be considered, the configuration can be simplified by reducing the cost by using one two-dimensional detector.

なお、二次元検出器が複数個設けられていてもよい。その場合には、各二次元検出器は試料台上の試料の互いに異なる方向への光を直接受光できる位置に配置され、撮像光学系はそれぞれの二次元検出器ごとに設けられていることが好ましい。そうすれば、2つの検出器がそれぞれ2方向を受け持ち合計で4方向画像を得る例のように、各二次元検出器で試料からの2以上の方向への光を撮像することができるので、撮像する方向ごとに二次元検出器を設ける場合に比べてコストを安くすることができる。   A plurality of two-dimensional detectors may be provided. In that case, each two-dimensional detector is arranged at a position where the sample on the sample stage can directly receive light in different directions, and an imaging optical system is provided for each two-dimensional detector. preferable. By doing so, each two-dimensional detector can image light in two or more directions from each sample, as in the example in which two detectors each handle two directions and obtain a total of four directions. The cost can be reduced compared to the case where a two-dimensional detector is provided for each imaging direction.

二次元検出器の視野の範囲外に光源を配置するための光源装置の好ましい実施例では、二次元検出器が試料台の試料載置面に対して垂直な方向から撮像する位置に配置され、光源装置は複数の光源を保持する光源保持部を備えて、光源保持部は試料台上の生体試料の体軸とは垂直な面内に外観像取得用光源または、蛍光励起光源を保持しており、撮像光学系は蛍光撮影時だけに励起光波長成分を遮蔽して蛍光波長だけを透過させるフィルタを試料と二次元検出器の間に挿入する機構を備えているものである。   In a preferred embodiment of the light source device for disposing the light source outside the range of the field of view of the two-dimensional detector, the two-dimensional detector is disposed at a position for imaging from a direction perpendicular to the sample placement surface of the sample table, The light source device includes a light source holding unit that holds a plurality of light sources, and the light source holding unit holds a light source for obtaining an appearance image or a fluorescence excitation light source in a plane perpendicular to the body axis of the biological sample on the sample stage. The imaging optical system includes a mechanism that inserts a filter between the sample and the two-dimensional detector that shields the excitation light wavelength component and transmits only the fluorescence wavelength only during fluorescence imaging.

さらに具体的な実施例として、光源保持部が試料台上の生体試料の体軸延長線上の点を中心とする円周上で励起光源を保持しているものを挙げることができる。   As a more specific example, a light source holding unit may hold an excitation light source on a circumference centered on a point on a body axis extension line of a biological sample on a sample stage.

上記の円周は半径の異なる2以上の同心円周からなっていてもよい。そうすれば、より多種類の波長光を発する励起光源を光源保持部を大きくすることなく配置することができるので、種々の異なる蛍光色素に対応した波長光を発する光源を配置して励起波長の選択の幅を広げることができる。   The circumference may be composed of two or more concentric circumferences having different radii. In this way, an excitation light source that emits more types of wavelength light can be arranged without increasing the light source holding unit, and therefore, a light source that emits wavelength light corresponding to various different fluorescent dyes can be arranged to adjust the excitation wavelength. The range of selection can be expanded.

また、光源装置は、光源保持部の外観像取得用光源または蛍光励起光源を保持している円周の中心を軸にして回転可能に光源保持部を支持する支持機構と、光源保持部を回転させる駆動機構と、をさらに備えていてもよい。そうすれば、光源保持部で種々の異なる蛍光色素に対応した波長光を発する多種類の光源を保持させることによって、用途に応じた波長光を発する光源を任意の位置から生体試料に照射できるようになる。   In addition, the light source device rotates the light source holding unit, a support mechanism that supports the light source holding unit so that the light source holding unit can rotate around the circumference of the circumference holding the light source for appearance image acquisition or the fluorescence excitation light source. And a drive mechanism to be provided. By doing so, the biological sample can be irradiated from any position with the light source that emits the wavelength light according to the application by holding the light source holding unit with various kinds of light sources that emit the wavelength light corresponding to various different fluorescent dyes. become.

光源装置に含まれる外観照明用光源は二次元検出器で試料の外観画像を撮像し、生体の発光像または蛍光像に重ねて表示することで生体試料の発光の場所、または蛍光を発している場所と関係づけるために必要である。外観照明光源は、外観像測定時に照明光の波長成分を意図的にフィルタで除去しないだけで実現することができるため、外観照明専用の光源を設けることもできるし、蛍光照明光源を外観照明用光源として兼用で用いることもできる。   The light source for appearance illumination included in the light source device captures the appearance image of the sample with a two-dimensional detector and displays the image by superimposing it on the light emission image or fluorescence image of the living body to emit light or emit fluorescence. Necessary to associate with a place. The external illumination light source can be realized simply by intentionally removing the wavelength component of the illumination light during the appearance image measurement, so it is possible to provide a dedicated light source for external illumination, or use a fluorescent illumination light source for external illumination. It can also be used as a light source.

撮像光学系の一例は、二次元検出器が直接的に撮像できない部位の画像の光を反射して二次元検出器に導く反射鏡を含むものである。この構成によれば、反射鏡の数を増やすことによってより多方向から見た試料の画像を二次元検出器で同時に撮像することができるようになる。   An example of the imaging optical system includes a reflecting mirror that reflects light of an image of a part that cannot be directly imaged by the two-dimensional detector and guides the light to the two-dimensional detector. According to this configuration, by increasing the number of reflecting mirrors, the image of the sample viewed from more directions can be simultaneously captured by the two-dimensional detector.

また、撮像光学系としては、二次元検出器上に結像される複数の画像の光の光路長差を補正する補助結像レンズを含んでいることが好ましい。   In addition, the imaging optical system preferably includes an auxiliary imaging lens that corrects the optical path length difference of light of a plurality of images formed on the two-dimensional detector.

本発明の典型的な実施形態を図1を参照しながら説明する。   An exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図1に示されている生体画像取得装置は、透明試料台2上に配置された小動物(典型的にはマウス)などの生体試料4を上下2方向から同時に観測することができるものであり、上部に配置した共通の主結像レンズ8を介して共通の二次元検出器(CCDカメラ)6上に生体試料4の上下から見た像を結像するように構成されている。   The biological image acquisition apparatus shown in FIG. 1 is capable of simultaneously observing a biological sample 4 such as a small animal (typically a mouse) placed on a transparent sample stage 2 from above and below, An image viewed from above and below the biological sample 4 is formed on a common two-dimensional detector (CCD camera) 6 via a common main imaging lens 8 disposed at the top.

裏面側の像は2枚の反射鏡M1とM2で反射して同じ二次元検出器6に導かれ、図2に示されているような生体試料4の正面(0°)と裏面(180°)の像が二次元検出器6に同時に写る。裏面側の像は正面の像に比べて距離が遠いために正面の像よりもやや小さく写るが、最終的には拡大率を修正して表示できる。また反射鏡によって距離(光路長)が異なっているため、二次元検出器6上でボケを生じるが、補助凹レンズ12を挿入して焦点を調整することにより、ボケを解消することができる。   The image on the back side is reflected by the two reflecting mirrors M1 and M2 and guided to the same two-dimensional detector 6, and the front (0 °) and back side (180 °) of the biological sample 4 as shown in FIG. ) Is simultaneously displayed on the two-dimensional detector 6. Since the image on the back side is slightly smaller than the image on the front side because it is far away from the image on the front side, it can be displayed with the enlargement factor corrected finally. Further, since the distance (optical path length) differs depending on the reflecting mirror, blur occurs on the two-dimensional detector 6, but blur can be eliminated by inserting the auxiliary concave lens 12 and adjusting the focal point.

ところで、このような生体画像取得装置には生体試料4の外観像用照明や蛍光励起光の照射用の光源装置が設けられているが、上記のように生体試料4の多方向からの像を取得する場合には、光源装置の光源が生体試料4を挟んで二次元検出器6とは反対側に配置されて二次元検出器6に写り込むことがある。例えば、生体試料4の裏面の撮像を行なう際に、生体試料4の下方に光源を配置して生体試料4の裏面に向かって光を照射する場合である。このような状態では、二次元検出器6に光源からの直接光が入射してブルーミング等の不具合が起こってしまう。また、二次元検出器6と同じ側に光源を配置して照明する場合でも、光源からの光が多方向観察用の反射鏡によって反射されてCCDカメラに入射することもあり、結局、光源からの直接光が反射鏡を介して二次元検出器6に入射してしまう。従来では、生体試料の観察を単一方向からのみ行なっていたため、光源がカメラと対向して配置されることもないし反射鏡も存在しないことから、このような問題が起こることはなかった。   By the way, such a biological image acquisition apparatus is provided with an illumination for appearance image of the biological sample 4 and a light source device for irradiation with fluorescence excitation light. As described above, images of the biological sample 4 from multiple directions can be obtained. When acquiring, the light source of a light source device may be arrange | positioned on the opposite side to the two-dimensional detector 6 on both sides of the biological sample 4, and may be reflected in the two-dimensional detector 6. FIG. For example, when imaging the back surface of the biological sample 4, a light source is disposed below the biological sample 4 and light is irradiated toward the back surface of the biological sample 4. In such a state, direct light from the light source is incident on the two-dimensional detector 6 to cause problems such as blooming. Even when the light source is arranged on the same side as the two-dimensional detector 6 and illuminated, the light from the light source may be reflected by the multi-directional observation reflecting mirror and enter the CCD camera. Direct light enters the two-dimensional detector 6 through the reflecting mirror. Conventionally, since a biological sample is observed only from a single direction, such a problem does not occur because the light source is not disposed opposite to the camera and there is no reflecting mirror.

上記の問題を解決するために、図1の例では、多方向から光照射を行なう光源装置の光源部S1〜S4,S1’〜S4’は二次元検出器6の反射鏡を介さない直接視野及び反射鏡を介する間接視野に入らないように配置されている。その配置方法をより具体的に示しているのが図3A及び図3Bである。   In order to solve the above problem, in the example of FIG. 1, the light source units S1 to S4 and S1 ′ to S4 ′ of the light source device that irradiates light from multiple directions are directly viewed through the reflecting mirror of the two-dimensional detector 6. And it arrange | positions so that it may not enter into the indirect visual field through a reflective mirror. The arrangement method is shown more specifically in FIGS. 3A and 3B.

図3A及び図3Bは生体試料を3方向(正面の0°、144°212°)から観察することができる生体画像取得装置の例を示したもので、図3Aは生体試料である動物4の体軸の側面から見た図であり、図3Bは動物4の対軸方向から見た図である。   3A and 3B show an example of a biological image acquisition device that can observe a biological sample from three directions (0 ° in front, 144 ° 212 °), and FIG. 3A shows an animal 4 that is a biological sample. FIG. 3B is a diagram viewed from the side of the body axis, and FIG.

動物4の真上にレンズ8及び二次元検出器6を配置し、144°212°方向の像が同じ二次元検出器6上に形成されるように動物の斜め下に2枚の反射鏡M1,M2が配置されていることによって、正面の0°を含めて合計3方向からの観察が行なえるように構成されている。   The lens 8 and the two-dimensional detector 6 are arranged directly above the animal 4, and the two reflectors M <b> 1 are obliquely below the animal so that an image in the direction of 144 ° 212 ° is formed on the same two-dimensional detector 6. , M2 are arranged so that observation from a total of three directions including 0 ° in the front can be performed.

多方向から生体試料4に向かって光照射を行なう光源装置は、生体試料4の頭部側の体軸延長線上の点を中心とする円周上で光源部S1〜S4を等間隔に保持する光源保持部14aと、生体試料4の尾部側の体軸延長線上の点を中心とする円周上で光源部S1’〜S4’を等間隔に保持する光源保持部14bを備えている。   The light source device that performs light irradiation from multiple directions toward the biological sample 4 holds the light source units S1 to S4 at equal intervals on a circumference centered on a point on the body axis extension line on the head side of the biological sample 4. The light source holding part 14a and the light source holding part 14b which hold | maintain light source part S1'-S4 'at equal intervals on the circumference centering on the point on the body-axis extension line of the tail part side of the biological sample 4 are provided.

逆光を防止するためには、これらの光源部S1〜S4,S1’〜S4’をどのように配置するかが問題である。図3A、図3Bのハッチング部分16,18は「多方向観察における二次元検出器6の視野」を示している。レンズ8から下側の3角形のハッチング部分16が二次元検出器6の直接視野であり、これは従来の1方向観察の場合を同じである。この例では反射鏡M1,M2が追加されていることによって、反射鏡M1,M2を介したカメラの間接視野が存在し、それがハッチング部分18である。   In order to prevent backlighting, it is a problem how to arrange these light source parts S1 to S4 and S1 'to S4'. The hatched portions 16 and 18 in FIGS. 3A and 3B indicate “the field of view of the two-dimensional detector 6 in multi-directional observation”. The triangular hatched portion 16 below the lens 8 is the direct field of view of the two-dimensional detector 6, which is the same as in the case of conventional one-way observation. In this example, reflecting mirrors M1 and M2 are added, so that an indirect field of view of the camera via the reflecting mirrors M1 and M2 exists, which is a hatched portion 18.

光源部がハッチングで示された直接視野範囲16又は間接視野範囲18に入っていると、光源部からの直接光が二次元検出器6に入射してブルーミング等の不都合を引き起こす。そこで、図3Aに示すように、光源部S1〜S4,S1’〜S4’を二次元検出器6の直接視野16及び間接視野18に入らないように、生体試料4に対して斜めの位置に配置して斜めから光の照射を行なうことにより、二次元検出器6に光源部S1〜S4,S1’〜S4’からの直接光が入射しないようにすることができる。   When the light source unit is in the direct visual field range 16 or the indirect visual field range 18 indicated by hatching, direct light from the light source unit enters the two-dimensional detector 6 and causes inconveniences such as blooming. Therefore, as shown in FIG. 3A, the light source units S1 to S4 and S1 ′ to S4 ′ are positioned obliquely with respect to the biological sample 4 so as not to enter the direct visual field 16 and the indirect visual field 18 of the two-dimensional detector 6. By arranging and irradiating light obliquely, direct light from the light source parts S1 to S4 and S1 ′ to S4 ′ can be prevented from entering the two-dimensional detector 6.

さらに、光源部S1〜S4,S1’〜S4’を動物4の体軸の延長線上の一点を中心とする円周上に配置することにより、照射の均一性を向上することができる。そして、光源保持部14a,14bを生体試料4の頭部側と尾部側から生体試料を挟むように配置することによって、照射の均一性を向上させるとともに生体試料4における影を少なくすることができる。図1に対応する直接視野、間接視野は、図3の場合と多少異なるが、図3で説明した原則に基づき同様に考えることができる。   Furthermore, by arranging the light source parts S1 to S4, S1 'to S4' on a circumference centered on one point on the extension line of the body axis of the animal 4, the uniformity of irradiation can be improved. And by arranging the light source holders 14a and 14b so that the biological sample is sandwiched from the head side and the tail side of the biological sample 4, the uniformity of irradiation can be improved and the shadow in the biological sample 4 can be reduced. . Although the direct visual field and the indirect visual field corresponding to FIG. 1 are slightly different from those in FIG. 3, they can be considered in the same manner based on the principle explained in FIG.

次に、図1に戻り光源装置の各光源部S1〜S4,S1’〜S4’について説明する。光源装置の各光源部S1〜S4,S1’〜S4’はそれぞれ光源A,B,Cを備えている。   Next, referring back to FIG. 1, the light source units S1 to S4 and S1 ′ to S4 ′ of the light source device will be described. The light source units S1 to S4 and S1 'to S4' of the light source device include light sources A, B, and C, respectively.

光源Aは白色発光ダイオード(以下、白色LEDと記す)など試料の外観画像を得るための照明用光源であり、光源保持部14a上の4カ所の光源Aを点灯した状態で撮影することによって試料4の0°と180°の外観画像を得ることができる。   A light source A is an illumination light source for obtaining an appearance image of a sample such as a white light emitting diode (hereinafter referred to as a white LED), and the sample is obtained by photographing the four light sources A on the light source holding portion 14a in a lighting state. 4 appearance images of 0 ° and 180 ° can be obtained.

光源B,Cは互いに波長の異なる励起光を発生させる蛍光励起光源である。励起光源B,Cはレーザダイオードなどの発光素子から発せられた光を干渉フィルタを介して試料に照射するものである。撮影時には試料4と撮影レンズ8の間に蛍光側フィルタ10が挿入される。蛍光側フィルタは、励起用フィルタを通過する波長の光をすべて遮光するように選ばれる。これによって、照射した励起波長の散乱光による妨害を防止して、励起波長から蛍光波長に変換された蛍光成分だけをレンズ10を介してCCD6上に0°と180°の蛍光画像を結像することができる。   The light sources B and C are fluorescence excitation light sources that generate excitation light having different wavelengths. The excitation light sources B and C irradiate the sample with light emitted from a light emitting element such as a laser diode through an interference filter. At the time of photographing, a fluorescent side filter 10 is inserted between the sample 4 and the photographing lens 8. The fluorescence side filter is selected so as to block all light having a wavelength that passes through the excitation filter. This prevents interference by the scattered light having the excitation wavelength, and forms fluorescent images of 0 ° and 180 ° on the CCD 6 through the lens 10 only with the fluorescent component converted from the excitation wavelength to the fluorescence wavelength. be able to.

なお、図1及び図3では光源保持部14a,14bとして光源部S1〜S4,S1’〜S4’を保持する円周部分のみが図示されている。
同様に、図3の例では、4つの光源Aを点灯し0°、144°、212°の外観画像を、4つの光源B又はCを点灯して0°、144°、212°の蛍光画像を得ることができる。
In FIGS. 1 and 3, only the circumferential portions that hold the light source portions S1 to S4 and S1 ′ to S4 ′ are shown as the light source holding portions 14a and 14b.
Similarly, in the example of FIG. 3, four light sources A are turned on and appearance images of 0 °, 144 °, and 212 ° are turned on, and four light sources B or C are turned on and fluorescent images of 0 °, 144 °, and 212 ° are turned on. Can be obtained.

本発明は、生体の多方向観察装置で生じる照明の逆光問題を回避する手段として、生体試料の外観像取得又は蛍光像取得に必要な光源装置の光源を二次元検出器の撮像光学系を通した視野の範囲外に配置したので、光源からの直接光の写り込み、逆光によるブルーミングなどによる画像劣化を防ぎ、鮮明な多方向生体画像を得ることができる。そして、本発明の多方向観察装置は、生体試料から互いに異なる複数の方向への光を撮像光学系によって同時に二次元検出器上に結像するようにしたので、生体試料の多方向からの発光、蛍光、または外観の画像観察を簡単に同時並行に行ないながら、上記逆光問題を回避できる。   The present invention provides a light source of a light source device necessary for acquiring an appearance image or a fluorescence image of a biological sample as a means for avoiding the backlight problem of illumination that occurs in a multi-directional observation apparatus of a living body through an imaging optical system of a two-dimensional detector. Since it is arranged outside the range of the field of view, it is possible to prevent image degradation due to direct light from the light source, blooming due to backlight, etc., and obtain a clear multidirectional biological image. In the multidirectional observation apparatus of the present invention, light in a plurality of different directions from the biological sample is simultaneously imaged on the two-dimensional detector by the imaging optical system. In addition, the above backlight problem can be avoided while easily and simultaneously observing images of fluorescence or appearance.

生体画像取得装置の一実施例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows one Example of a biometric image acquisition apparatus. 同実施例の生体画像取得装置の撮像画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the captured image of the biometric image acquisition apparatus of the Example. 二次元検出器の直接視野及び間接視野と各光源装置との位置関係を説明するための生体画像取得装置の生体試料の側方から見た図である。It is the figure seen from the side of the biological sample of the biological image acquisition apparatus for demonstrating the positional relationship of the direct visual field and indirect visual field of a two-dimensional detector, and each light source device. 二次元検出器の直接視野及び間接視野と各光源装置との位置関係を説明するための生体画像取得装置の生体試料の頭部側から見た図である。It is the figure seen from the head side of the biological sample of the biological image acquisition apparatus for demonstrating the positional relationship of the direct visual field and indirect visual field of a two-dimensional detector, and each light source device. 光源部の構成の一例を概略的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows roughly an example of a structure of a light source part. 励起光源の発光スペクトルと干渉フィルタ及び蛍光側フィルタの透過スペクトルとの関係の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the relationship between the emission spectrum of an excitation light source, and the transmission spectrum of an interference filter and the fluorescence side filter. 生体画像取得装置の第2の実施例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the 2nd Example of a biometric image acquisition apparatus. 同実施例の生体画像取得装置の撮像画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the captured image of the biometric image acquisition apparatus of the Example. 二次元検出器の直接視野又は間接視野に光源が入っている状態で撮影した撮像画像である。It is the picked-up image image | photographed in the state in which the light source has entered into the direct visual field or indirect visual field of a two-dimensional detector. 光源装置の構成の他の一例を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly another example of a structure of a light source device. 複数の二次元検出器を用いた生体画像取得装置の実施例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the Example of the biological image acquisition apparatus using a some two-dimensional detector. 光源装置の変形例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the modification of a light source device. 光源装置のさらなる変形例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the further modification of a light source device. 凹面鏡を使用する第3の実施例の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the 3rd Example which uses a concave mirror. 凹面鏡の使用時における断面内の直接視野と間接視野を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the direct visual field and indirect visual field in the cross section at the time of use of a concave mirror. 凹面鏡の使用時における三次元的な間接視野を計算する方法の説明図である。It is explanatory drawing of the method of calculating the three-dimensional indirect visual field at the time of use of a concave mirror. 凹面鏡M1及びM2を介した光線が到達する参照面上の光線分布図である。It is a light ray distribution map on the reference surface where the light rays through the concave mirrors M1 and M2 reach.

符号の説明Explanation of symbols

2 試料台
4 生体試料
6 二次元検出器
8 主結像レンズ
10 蛍光側フィルタ
12,L1〜L5 補助結像レンズ
14a,14b,24,38,46 光源保持部
16 二次元検出器の直接視野
18 二次元検出器の間接視野
18A 凹面鏡使用時に反射鏡M1を介して写り込む間接視野
18B 凹面鏡使用時に反射鏡M2を介して写り込む間接視野
18C 反射鏡M1を介した光線が到達する分布図
18D 反射鏡M2を介した光線が到達する分布図
28 連続スペクトル光源
30 集光レンズ
32a,32b,36 光ファイバ
34 干渉フィルタ円板
34a 干渉フィルタ
40 ステッピングモータ
42 プーリ
44 ベルト
A〜F 光源
M1〜M5 反射鏡
S1〜S5 光源部
2 Sample stage 4 Biological sample 6 Two-dimensional detector 8 Main imaging lens 10 Fluorescence side filter 12, L1 to L5 Auxiliary imaging lens 14a, 14b, 24, 38, 46 Light source holder 16 Direct field of view of two-dimensional detector 18 Indirect field of view of two-dimensional detector 18A Indirect field of view reflected through reflector M1 when using a concave mirror 18B Indirect field of view reflected through reflector M2 when using a concave mirror 18C Distribution map of rays reaching via mirror M1 18D Reflection 28 A continuous spectrum light source 30 A condensing lens 32a, 32b, 36 An optical fiber 34 An interference filter disk 34a An interference filter 40 A stepping motor 42 A pulley 44 A belt A to F Light sources M1 to M5 Reflectors S1 to S5 Light source

[実施例1]
本発明の生体画像取得装置の一実施例を以下に説明する。図1は生体試料の上下2方向からの観察を行なうことができる装置の実施例の構成を概略的に示す図である。
[Example 1]
An embodiment of the biological image acquisition apparatus of the present invention will be described below. FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of an embodiment of an apparatus capable of observing a biological sample from two directions.

透明試料台2上に生体試料4(小動物)が載置されており、生体試料4の真上に例えばCCDカメラなどの二次元検出器6が配置され、二次元検出器6の検出面側に主結像レンズ8が配置されている。主結像レンズ8と生体試料4との間に生体試料4からの蛍光成分のみを透過させる蛍光側フィルタ10が必要に応じて配置されるようになっている。試料台2の下側に生体試料4の裏面側(180°方向)の画像の光を主結像レンズ8に導くための反射鏡M1,M2が配置されている。   A biological sample 4 (small animal) is placed on the transparent sample stage 2, a two-dimensional detector 6 such as a CCD camera is disposed directly above the biological sample 4, and the two-dimensional detector 6 has a detection surface side. A main imaging lens 8 is arranged. A fluorescent filter 10 that transmits only the fluorescent component from the biological sample 4 is disposed between the main imaging lens 8 and the biological sample 4 as necessary. Reflecting mirrors M <b> 1 and M <b> 2 for guiding the light of the image on the back surface side (180 ° direction) of the biological sample 4 to the main imaging lens 8 are disposed below the sample stage 2.

生体試料4に光を照射するための光源装置は、生体試料4の頭部側の体軸延長線上の一点を中心とする円周上に光源部S1〜S4を等間隔に保持する光源保持部14aと、生体試料4の尾部側の体軸延長線上の一点を中心とする円周上に光源部S1’〜S4’(図示は省略)を等間隔に保持する光源保持部14bを備えている。なお、図1では光源保持部14a,14bとして光源部S1〜S4,S1’〜S4’を保持する円周部分のみが図示されている。   The light source device for irradiating the biological sample 4 with light has a light source holding unit that holds the light source units S1 to S4 at equal intervals on a circumference centered on one point on the body axis extension line on the head side of the biological sample 4. 14a and a light source holding part 14b for holding the light source parts S1 ′ to S4 ′ (not shown) at equal intervals on a circumference centered on one point on the body axis extension line on the tail side of the biological sample 4. . In FIG. 1, only the circumferential portions that hold the light source portions S1 to S4 and S1 'to S4' are shown as the light source holding portions 14a and 14b.

上記の構成によれば、二次元検出器6によって、図2に示されているような、正面(0°)と裏面(180°)の像を同時に撮影することができる。すなわち、生体試料4の正面像の光と、反射鏡M1,M2によって反射された生体試料4の裏面像の光が二次元検出器6下の主結像レンズ8によって結像され、二次元検出器6にそれら2つの像が同時に映し出される。裏面の像は正面の像よりも光路長が長いために正面の像よりもやや小さく写っているが、最終的には拡大率を修正して表示することができる。また各反射鏡M1,M2からの光路長が異なっているために二次元検出器6上でボケを生じるが、弱い補助凹レンズ12を挿入することによって観察方向ごとに焦点を合わせることができる。   According to the above configuration, the front (0 °) and back (180 °) images as shown in FIG. 2 can be taken simultaneously by the two-dimensional detector 6. That is, the light of the front image of the biological sample 4 and the light of the back image of the biological sample 4 reflected by the reflecting mirrors M1 and M2 are imaged by the main imaging lens 8 under the two-dimensional detector 6, and two-dimensional detection is performed. The two images are projected on the device 6 at the same time. The image on the back side is slightly smaller than the image on the front side because the optical path length is longer than that of the image on the front side. Further, since the optical path lengths from the reflecting mirrors M1 and M2 are different, blur is generated on the two-dimensional detector 6, but by inserting a weak auxiliary concave lens 12, it is possible to focus on each observation direction.

光源装置の各光源部S1〜S4,S1’〜S4’と二次元検出器6の視野との関係が図3A及び図3Bに示されている。これらの図において、濃いハッチング部分16は二次元検出器6の直接視野を示し、それよりも薄いハッチング部分18は二次元検出器6の反射鏡M1,M2を介した間接視野を示している。なお、この例は、生体試料4の斜め下側に反射鏡M1,M2が生体試料4の144°方向,212°方向から見た画像の光を主結像レンズ8に導くための光学系として配置されており、生体試料4の正面(0°)の画像を合わせた計3方向からの画像が二次元検出器6によって同時に取得できるものである。これらの図に示されているように、各光源部S1〜S4,S1’〜S4’は生体試料4に対して斜めの位置で二次元検出器6の直接視野16及び間接視野18のいずれにも入らない位置に配置されている。二次元検出器6の直接視野16及び間接視野18の範囲内に光源部S1〜S4,S1’〜S4’が存在しないので、光源部S1〜S4,S1’〜S4’の直接光の写り込みがなく、逆光によるブルーミング等の不具合が発生しない。なお、この図3の例と図1の例では反射鏡M1,M2の配置が異なっているが、各光源部S1〜S4,S1’〜S4’の配置位置は同様に設定されている。   The relationship between each light source part S1-S4, S1'-S4 'of the light source device and the field of view of the two-dimensional detector 6 is shown in FIGS. 3A and 3B. In these figures, the dark hatched portion 16 indicates the direct field of view of the two-dimensional detector 6, and the thinner hatched portion 18 indicates the indirect field of view through the reflectors M1 and M2 of the two-dimensional detector 6. In this example, the reflecting mirrors M1 and M2 are obliquely below the biological sample 4 as an optical system for guiding the image light viewed from the 144 ° direction and the 212 ° direction of the biological sample 4 to the main imaging lens 8. The two-dimensional detector 6 can simultaneously acquire images from a total of three directions in which the images of the front surface (0 °) of the biological sample 4 are combined. As shown in these drawings, each of the light source parts S1 to S4, S1 ′ to S4 ′ is placed in any of the direct visual field 16 and the indirect visual field 18 of the two-dimensional detector 6 at an oblique position with respect to the biological sample 4. It is arranged at a position that does not enter. Since the light sources S1 to S4 and S1 ′ to S4 ′ do not exist within the range of the direct field 16 and the indirect field 18 of the two-dimensional detector 6, direct light reflection of the light sources S1 to S4 and S1 ′ to S4 ′ is reflected. There is no problem such as blooming due to backlight. 3 and FIG. 1 are different in the arrangement of the reflecting mirrors M1 and M2, but the arrangement positions of the light source portions S1 to S4 and S1 'to S4' are set in the same manner.

ここで、観測方向と照射方向は独立であって、装置設計において、2方向観測2方向照射とか、3方向観測4方向照射、5方向観測5方向照射などに選ぶことができるので、あえて図1,図3及び後に述べる図5の実施例において、異なる組み合わせの例を示した。
なお、図3においても、光源保持部14a,14bとして光源部S1〜S4,S1’〜S4’を保持する円周部分のみが図示されている。
Here, the observation direction and the irradiation direction are independent. In the apparatus design, it can be selected from two-direction observation, two-direction irradiation, three-direction observation, four-direction irradiation, five-direction observation, five-direction irradiation, etc. 3 and FIG. 5 described later show examples of different combinations.
In FIG. 3 as well, only the circumferential portions that hold the light source portions S1 to S4 and S1 ′ to S4 ′ are shown as the light source holding portions 14a and 14b.

図1に戻って各光源部S1〜S4,S1’〜S4’について説明する。各光源部S1〜S4,S1’〜S4’はそれぞれA〜Cの光源を備えている。光源Aは白色LEDであって、400nm〜700nmの間の可視光を発光し、生体試料4全体を照らすような空間照射角を持っている。光源B,Cはどちらも蛍光励起光源であるが励起波長が異なっており、光源Bは例えば波長690nmの光を発光するレーザダイオード(以下、LDと記す)、光源Cは例えば波長780nmの光を発光するLDである。   Returning to FIG. 1, each of the light source units S1 to S4 and S1 'to S4' will be described. Each light source part S1-S4, S1'-S4 'is provided with the light source of A-C, respectively. The light source A is a white LED, emits visible light between 400 nm and 700 nm, and has a spatial irradiation angle that illuminates the whole biological sample 4. The light sources B and C are both fluorescence excitation light sources, but have different excitation wavelengths. The light source B is, for example, a laser diode (hereinafter referred to as LD) that emits light having a wavelength of 690 nm, and the light source C is, for example, light having a wavelength of 780 nm. LD that emits light.

各光源部S1〜S4,S1’〜S4’の具体的な構成例を図4Aに示す。   FIG. 4A shows a specific configuration example of each light source unit S1 to S4, S1 ′ to S4 ′.

光源Aは生体試料4を照明して外観画像を撮像するための白色LEDである。光源B,Cは蛍光励起光源であり、光源Bは波長λ1の励起光を発光する発光素子LDλ1と、発光素子LDλ1の発光側に取り付けられた励起側干渉フィルタFexλ1からなる。光源Cは波長λ2の励起光を発光するLDからなる発光素子LDλ2と、発光素子LDλ2の発光側に取り付けられた励起側干渉フィルタFexλ2からなる。ただし、光源B,Cは、必要に応じて干渉フィルタFexλ1,Fexλ2の後に生体試料4全体に光を照射するための発散レンズ(図示は省略)を追加することもできる。ここで図4Aに示す、3種類の光源A,B,Cの選択は、機械的な切り替えなしで単に点灯の電源のオン・オフによって行なうことができる。したがって、各方向S1〜S4,S1’〜S4’に配置された、それぞれのA,B,Cの光源の点灯のオン・オフによって、機械的な切替えなしで光源の方向(S1〜S4,S1’〜S4)と光源の種類(A,B,C)の指定を行う。The light source A is a white LED for illuminating the biological sample 4 and capturing an appearance image. Source B, C is a fluorescence excitation light source, the light source B and the light emitting element LDramuda 1 that emits excitation light having a wavelength of lambda 1, consisting of the excitation-side interference filter Fexramuda 1 attached to the light-emitting side of the light emitting element LDλ 1. The light source C includes a light emitting element LDλ 2 composed of an LD that emits excitation light having a wavelength λ 2 , and an excitation side interference filter Fexλ 2 attached to the light emitting side of the light emitting element LDλ 2 . However, the light sources B and C can add a diverging lens (not shown) for irradiating the whole biological sample 4 after the interference filters Fexλ 1 and Fexλ 2 as necessary. Here, the selection of the three types of light sources A, B, and C shown in FIG. 4A can be performed simply by turning on and off the lighting power source without mechanical switching. Therefore, the light source directions (S1 to S4, S1) are switched without mechanical switching by turning on / off the light sources A, B, and C disposed in the directions S1 to S4 and S1 ′ to S4 ′. 'To S4) and the type of light source (A, B, C) are designated.

次に、励起光源と励起用干渉フィルタの特性について図4Bを用いて説明する。図4Bは光源Bの発光素子LDλ1とその発光側に取り付けられた干渉フィルタFexλ1との関係を示したものである。Next, characteristics of the excitation light source and the excitation interference filter will be described with reference to FIG. 4B. FIG. 4B shows the relationship between the light emitting element LDλ 1 of the light source B and the interference filter Fexλ 1 attached to the light emitting side.

発光素子LDλ1は単一波長λ1の光だけを発光すると思われがちであるが、実際には弱い裾の発光を伴なっている。その裾の部分には二次元検出器6の入射側に設けられた蛍光側フィルタ10を透過する波長成分が含まれており、そのような波長の光が生体試料4に向けて照射されると、生体試料4で発生した蛍光成分とともに蛍光側フィルタ10を透過して二次元検出器6に入射する。その結果、撮影した蛍光撮像画像に試料の蛍光以外の漏れ光成分による迷光が重なり蛍光の検出感度を下げてしまう。The light-emitting element LDλ 1 tends to be thought to emit only light having a single wavelength λ 1 , but actually involves light emission with a weak tail. The skirt portion includes a wavelength component that passes through the fluorescence-side filter 10 provided on the incident side of the two-dimensional detector 6. When light having such a wavelength is irradiated toward the biological sample 4. The fluorescence component generated in the biological sample 4 passes through the fluorescence side filter 10 and enters the two-dimensional detector 6. As a result, stray light due to leakage light components other than the fluorescence of the sample overlaps with the captured fluorescent image, and the detection sensitivity of fluorescence is lowered.

そこでこの実施例では、発光素子LDλ1の発光側に発光波長の裾の部分の光を遮光する干渉フィルタFexλ1を取り付けて、蛍光側フィルタ10の透過域にある発光素子LDλ1からの励起光成分を除去している。これにより、蛍光側フィルタ10を透過する光は生体試料4からの蛍光成分のみとなり、二次元検出器6上の撮像画像に迷光が混入にすることによる蛍光検出能力の低下を防止できる。Therefore, in this embodiment, by attaching the interference filter Fexramuda 1 for blocking light of skirt portion of the emission wavelength on the light emission side of the light emitting element LDramuda 1, excitation light from the light emitting element LDramuda 1 in transmission region of the fluorescence side filter 10 Ingredients are removed. As a result, only the fluorescent component from the biological sample 4 is transmitted through the fluorescent filter 10, and a decrease in the fluorescence detection capability due to stray light being mixed into the captured image on the two-dimensional detector 6 can be prevented.

なお、上記では光源Bについて説明したが、光源Cについても光源分Bと同様の構成である。   Although the light source B has been described above, the light source C has the same configuration as the light source B.

この構成、すなわち各光源はレーザダイオードLD又は発光ダイオードLEDに、さらに干渉フィルタなど、発光波長の裾の部分の光を遮光する光学フィルタをそれぞれのLD又はLED毎に重ねた構造を有する光源装置を備えた蛍光励起光源は二次元検出器6上の撮像画像に迷光が混入にすることによる蛍光検出能力の低下を防止できるという顕著な効果を達成できる。   In this configuration, that is, each light source is a laser diode LD or light emitting diode LED, and an optical filter that shields light at the bottom of the emission wavelength, such as an interference filter, for each LD or LED. The provided fluorescence excitation light source can achieve a remarkable effect that it is possible to prevent a decrease in fluorescence detection capability due to stray light being mixed into a captured image on the two-dimensional detector 6.

なお、図1及び図3に示した例では、2つの光源保持部14a,14bが配置されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、光源保持部が1つだけであってもよい。   In the example shown in FIGS. 1 and 3, the two light source holding portions 14a and 14b are arranged. However, the present invention is not limited to this, and there is only one light source holding portion. Also good.

また、上記の実施例では、各光源部S1〜S4,S1’〜S4’はそれぞれA〜Cの光源で構成されているが、1つの照明用光源Aと1つの励起光源B又はCによって各光源部S1〜S4,S1’〜S4’を構成してもよいし、2つの励起光源B,Cのみによって各光源部S1〜S4,S1’〜S4’を構成してもよく、用途に応じた各光源部S1〜S4,S1’〜S4’の構成であればよい。   Moreover, in said Example, although each light source part S1-S4, S1'-S4 'is comprised by the light source of A-C, respectively, it is each by one light source A for illumination and one excitation light source B or C. The light source units S1 to S4, S1 ′ to S4 ′ may be configured, or each of the light source units S1 to S4 and S1 ′ to S4 ′ may be configured by only two excitation light sources B and C, depending on the application. The light source units S1 to S4 and S1 ′ to S4 ′ may be configured.

次に、図1に示した生体画像取得装置による蛍光画像測定時の動作について説明する。   Next, the operation | movement at the time of the fluorescence image measurement by the biometric image acquisition apparatus shown in FIG. 1 is demonstrated.

まず、主結像レンズ8の前に蛍光側フィルタ10を配置しない状態で、全光源部S1〜S4,S1’〜S4’において照明用の光源A(白色LED)のみを点灯する。この状態で二次元検出器6により撮影を行なうことにより、生体試料4の外観画像が取得できる。   First, in a state where the fluorescent filter 10 is not disposed in front of the main imaging lens 8, only the light source A (white LED) for illumination is turned on in all the light source portions S1 to S4 and S1 'to S4'. By photographing with the two-dimensional detector 6 in this state, the appearance image of the biological sample 4 can be acquired.

次に、主結像レンズ8の前に光源Bの発光波長λ1(例えば690nm)に対応する透過波長範囲が設定された蛍光側フィルタ10を配置し、全光源部S1〜S4,S1’〜S4’において励起光源Bのみを点灯する。この状態で二次元検出器6により撮影を行なうことにより、波長がλ1の励起光により励起された蛍光の画像を取得できる。Next, a fluorescence side filter 10 in which a transmission wavelength range corresponding to the emission wavelength λ 1 (for example, 690 nm) of the light source B is arranged in front of the main imaging lens 8, and all the light source parts S 1 to S 4, S 1 ′ to Only the excitation light source B is turned on in S4 ′. By taking an image with the two-dimensional detector 6 in this state, an image of fluorescence excited by excitation light having a wavelength of λ 1 can be acquired.

次に、主結像レンズ8の前の蛍光側フィルタ10を光源Cの発光波長λ2(例えば780nm)に対応する透過波長範囲に設定し、全光源部S1〜S4,S1’〜S4’において励起光源Cのみを点灯する。この状態で二次元検出器6により撮影を行なうことにより、波長がλ2の励起光により励起された蛍光の画像を取得できる。Next, the fluorescence side filter 10 in front of the main imaging lens 8 is set to a transmission wavelength range corresponding to the emission wavelength λ 2 (for example, 780 nm) of the light source C, and in all the light source parts S1 to S4, S1 ′ to S4 ′. Only the excitation light source C is turned on. By photographing with the two-dimensional detector 6 in this state, an image of fluorescence excited by excitation light having a wavelength of λ 2 can be acquired.

二次元検出器6によって取得された画像は、図2に示されているように0°(正面)と180°(裏面)の2種類の画像を含んでいるため、上記の3回の撮影によって計6種類の画像が取得できる。   The image acquired by the two-dimensional detector 6 includes two kinds of images of 0 ° (front) and 180 ° (back) as shown in FIG. A total of six types of images can be acquired.

光源B又はCを点灯させて行なう撮影において、上記の方法では全ての光源B又は光源Cを同時に点灯させて4方向同時照射の蛍光画像を撮影しているが、4個の光源B又は4個の光源Cのうち1つずつを順に点灯させてその都度撮影を行なう方法もある。こうすると4つのそれぞれの照射方向毎について、正面と裏面の蛍光画像が得られる。この方法では、全撮影を終了するのに時間がかかるが照射方向の違いによって蛍光の現れ方が異なるため、照射方向と撮像方向の組み合わせによってより多様な蛍光画像を得ることができる。   In the shooting performed by turning on the light source B or C, in the above method, all the light sources B or the light sources C are turned on at the same time to capture fluorescent images of four-direction simultaneous irradiation. There is also a method in which each of the light sources C is turned on one by one in order and photographing is performed each time. Thus, front and back fluorescent images are obtained for each of the four irradiation directions. In this method, it takes time to complete all photographing, but since the appearance of fluorescence differs depending on the irradiation direction, more various fluorescent images can be obtained by combining the irradiation direction and the imaging direction.

一方発光画像測定の場合は、すべての光源をオフにして発光画像を取得し、外観像撮影は光源Aだけを点灯して行なう。   On the other hand, in the case of light emission image measurement, all light sources are turned off to obtain light emission images, and appearance image shooting is performed with only the light source A turned on.

[実施例2]
生体試料の5方向からの画像を同時に撮像することができる生体画像取得装置の実施例について説明する。図5は5方向から同時に生体試料を観察できる生体画像取得装置の実施例を概略的に示す構成図である。
[Example 2]
An embodiment of a biological image acquisition apparatus capable of simultaneously capturing images from five directions of a biological sample will be described. FIG. 5 is a block diagram schematically showing an embodiment of a biological image acquisition apparatus that can observe a biological sample simultaneously from five directions.

透明試料台2上に生体試料4(小動物)が載置されており、生体試料4の真上に例えばCCDカメラなどの二次元検出器6が配置され、二次元検出器6の検出面側に主結像レンズ8が配置されている。主結像レンズ8と生体試料4との間に生体試料4からの蛍光成分のみを透過させる蛍光側フィルタ10が必要に応じて配置されるようになっている。試料台2の周囲に、生体試料4を反時計回りに72°、144°、216°、288°(正面(0時方向)を0°とする)の位置から見た画像の光を反射して主結像レンズ8に導く反射鏡M2,M3,M4及びM5が配置されている。反射鏡M2,M3,M4及びM5から主結像レンズ8までの各光路上に、光路長差による焦点ずれを解消するための補助結像レンズL1〜L5が配置されている。この実施例では、補助結像レンズL1〜L5はモザイクレンズである。   A biological sample 4 (small animal) is placed on the transparent sample stage 2, a two-dimensional detector 6 such as a CCD camera is disposed directly above the biological sample 4, and the two-dimensional detector 6 has a detection surface side. A main imaging lens 8 is arranged. A fluorescent filter 10 that transmits only the fluorescent component from the biological sample 4 is disposed between the main imaging lens 8 and the biological sample 4 as necessary. The light of the image seen from the position of 72 °, 144 °, 216 °, 288 ° (front (0 o'clock direction) is 0 °) of the biological sample 4 is reflected around the sample stage 2 counterclockwise. Reflecting mirrors M2, M3, M4 and M5 leading to the main imaging lens 8 are arranged. On each optical path from the reflecting mirrors M2, M3, M4, and M5 to the main imaging lens 8, auxiliary imaging lenses L1 to L5 for eliminating defocus due to the optical path length difference are arranged. In this embodiment, the auxiliary imaging lenses L1 to L5 are mosaic lenses.

生体試料4に対して光を照射する光源装置は、生体試料4の頭部側の体軸延長線上の点を中心とする円周上に光源部S1〜S5を等間隔に保持する光源保持部24を備えている。光源部S1は生体試料4に対して0°方向に斜めから光を照射するように配置され、光源部S2〜S5は光源部S1から反時計回りに72°間隔で配置されている。すなわち、光源部S2〜S5は反射鏡M2〜M5による観察角度に対応して配置されている。光源部S1〜S5は図4の構成と同じく光源A〜Cを備えている。光源保持部24及び各光源部S1〜S5は、図3に示した例と同様に、二次元検出器6の直接視野と反射鏡M2,M3,M4及びM5を介した間接視野のいずれにも入らない位置に配置されている。なお、図5では光源保持部24として光源部S1〜S5を保持する円周部分のみが図示されている。 The light source device that irradiates light to the biological sample 4 is a light source holding unit that holds the light source units S1 to S5 at equal intervals on a circumference centered on a point on the body axis extension line on the head side of the biological sample 4. 24. The light source unit S1 is arranged so as to irradiate light obliquely in the 0 ° direction with respect to the biological sample 4, and the light source units S2 to S5 are arranged counterclockwise from the light source unit S1 at intervals of 72 °. That is, the light source units S2 to S5 are arranged corresponding to the observation angles by the reflecting mirrors M2 to M5 . The light source units S1 to S5 include light sources A to C as in the configuration of FIG. Similarly to the example shown in FIG. 3, the light source holding unit 24 and each of the light source units S1 to S5 are both in the direct visual field of the two-dimensional detector 6 and the indirect visual field through the reflectors M2, M3, M4, and M5. It is placed in a position that does not enter. In FIG. 5, only the circumferential portion that holds the light source parts S <b> 1 to S <b> 5 is illustrated as the light source holding part 24.

上記の構成によれば、試料台2上に配置した生体試料4からの0°方向以外の観測角度72°、144°、216°、288°からの画像の光は、それぞれ反射鏡M2,M3,M4,M5で反射され、結像レンズ8によって共通の二次元検出器6の上に結像される。各反射鏡M2,M3,M4,M5によって反射された各観測角度からの光はそれぞれ光路長が異なるので、焦点距離が互いに異なる弱い補助結像レンズL1〜L5を視野角度ごとに挿入することにより、焦点ズレを解消することができる。このようにして二次元検出器6には、図6に示されているような、生体試料4の5方向から見た画像が形成される。   According to said structure, the light of the image from observation angles 72 degrees, 144 degrees, 216 degrees, and 288 degrees other than the 0 degree direction from the biological sample 4 arrange | positioned on the sample stand 2 is each reflective mirror M2, M3. , M4, M5, and imaged on the common two-dimensional detector 6 by the imaging lens 8. Since light from each observation angle reflected by each reflecting mirror M2, M3, M4, and M5 has a different optical path length, weak auxiliary imaging lenses L1 to L5 having different focal lengths are inserted for each viewing angle. , Focus shift can be eliminated. In this way, the two-dimensional detector 6 is formed with an image viewed from five directions of the biological sample 4 as shown in FIG.

この実施例では、生体試料4の頭部側の1つの光源保持部24によって光源装置を構成しているが、生体試料4の尾部側にも光源保持部が設けられていてもよい。そうすれば、生体試料4に対して頭部側と尾部側の両側からより均一に光を照射することができるようになり、影の部分を減らすことができる。   In this embodiment, the light source device is configured by one light source holding unit 24 on the head side of the biological sample 4, but a light source holding unit may also be provided on the tail side of the biological sample 4. If it does so, it will become possible to irradiate light more uniformly from the both sides of the head side and the tail side with respect to the biological sample 4, and the shadow part can be reduced.

また、この実施例では生体試料4の5方向からの画像を取得する構成に対して光源保持部24はその画像撮像方向に対応する角度から光を照射する5つの光源部S1〜S5を保持しているが、必ずしも観察方向の数と照射方向の数とが一致している必要はなく、4以下又は6以上の光源を光源保持部24に保持させてもよい。また、本実施例の5つの光源の照射角度を観測角度と一致させているが、その角度にも任意性があり、例えば、光源保持部24の円周上の、36°、108°、180°、252°、312°の5方向にする構成も可能である。観測方向の中間の照射角度を用いる構成であって、この場合、たとえば0°方向の観測では36°と、312°の光源を点灯すると試料を平均して正面から照らすことになり、180°の光源1個だけを点灯すると、裏側から照明し反対の0°方向から観測することになる。同様に、72°の観測方向では、正面の照射が36°108°に、裏面の照射が252°である。 Further, in this embodiment, the light source holding unit 24 holds five light source units S1 to S5 that emit light from an angle corresponding to the image capturing direction with respect to a configuration for acquiring images from five directions of the biological sample 4. However, the number of observation directions and the number of irradiation directions do not necessarily match, and four or less or six or more light sources may be held by the light source holding unit 24. Further, although the irradiation angles of the five light sources in the present embodiment are made to coincide with the observation angles, the angles are also arbitrary, for example, 36 °, 108 °, 180 on the circumference of the light source holding unit 24. It is also possible to adopt a configuration in five directions of °, 252 °, and 312 °. In the configuration using an intermediate irradiation angle in the observation direction, in this case, for example, in the observation in the 0 ° direction, when the light source of 36 ° and 312 ° is turned on, the samples are averagely illuminated from the front, and 180 ° When only one light source is turned on, it is illuminated from the back side and observed from the opposite 0 ° direction. Similarly, in the 72 ° observation direction, the front illumination is 36 ° and 108 ° , and the back illumination is 252 °.

なお、この実施例の生体画像取得装置による蛍光画像測定時の動作については実施例1の動作と同じであり、ここでの詳細な説明は省略する。   In addition, about the operation | movement at the time of the fluorescence image measurement by the biometric image acquisition apparatus of this Example, it is the same as the operation | movement of Example 1, and detailed description here is abbreviate | omitted.

図7は図5に示した生体画像取得装置において光源部S1〜S5が二次元検出器6の直接視野又は間接視野に意図的に入るようにして撮像した外観画像であり、その時どのような不都合が起こるかを示すものである。この画像は、生体試料4を上から見た方向(正面方向)を0°として反時計回りに72°、144°、216°、288°の方向から見た5つの外観画像が同時に二次元検出器6によって写されたものである。   FIG. 7 is an appearance image captured so that the light source units S1 to S5 intentionally enter the direct visual field or the indirect visual field of the two-dimensional detector 6 in the biological image acquisition apparatus shown in FIG. Shows what happens. In this image, five appearance images viewed from the directions of 72 °, 144 °, 216 °, and 288 ° counterclockwise with the direction (front direction) seen from the top of the biological sample 4 as 0 ° are simultaneously two-dimensionally detected. It was copied by the vessel 6.

0°の画像は生体試料4の上から補助結合レンズL1及び主結像レンズ8を介して直接的に撮影した画像である。0°方向からの撮影では、試料台2よりも上側にある光源部S1,S2,S5からの光照射は問題にならないが、試料台2よりも下側にある光源部S3,S4の透明な試料台2を透過した直接光が強い光スポットPとして二次元検出器6に映っている。   The 0 ° image is an image taken directly from above the biological sample 4 through the auxiliary coupling lens L1 and the main imaging lens 8. In photographing from the 0 ° direction, light irradiation from the light source parts S1, S2, S5 above the sample stage 2 is not a problem, but the light source parts S3, S4 below the sample stage 2 are transparent. The direct light transmitted through the sample stage 2 is reflected on the two-dimensional detector 6 as a strong light spot P.

72°方向からの撮影では光源部S4からの光が反射鏡M2を介して二次元検出器6に光スポットQとして映っているし、288°方向からの撮影では光源部S2からの光が反射鏡M5を介して二次元検出器6に光スポットTとして映っている。また、144°方向からの撮影では光源部S5からの光が反射鏡M3を介して二次元検出器6に光スポットRとして映っているし、216°方向からの撮影では光源部S1からの光が反射鏡M4を介して二次元検出器6に光スポットSとして映っている。特に、0°、144°、216°に映っている光スポットP,R,Sは本来の光点だけでなく十字形に光っていることがわかる。これは、極端に強い光を受光した受光素子で過剰な電荷が発生し、その受光素子の飽和に加え隣接する受光素子にまで電荷が流れ込んで起こったものでブルーミングと呼ばれる。これは、一般的な写真撮影で比喩的にいえば、太陽が写り込む逆光の状態で撮影したときにレンズのハレーションがおこるのと似たような現象である。ブルーミングが起こるとその部分の画像が壊されてしまうし、ブルーミングに至らなくても、本来光を発していない場所も光点として移ってしまうため、正確な画像を得ることができない。   In shooting from the 72 ° direction, light from the light source unit S4 is reflected as a light spot Q on the two-dimensional detector 6 via the reflecting mirror M2, and in shooting from the 288 ° direction, light from the light source unit S2 is reflected. The light spot T is reflected on the two-dimensional detector 6 via the mirror M5. In the case of photographing from the 144 ° direction, the light from the light source unit S5 is reflected as a light spot R on the two-dimensional detector 6 via the reflecting mirror M3, and in the case of photographing from the 216 ° direction, the light from the light source unit S1. Is reflected as a light spot S on the two-dimensional detector 6 through the reflecting mirror M4. In particular, it can be seen that the light spots P, R, and S reflected at 0 °, 144 °, and 216 ° shine not only in the original light spot but also in a cross shape. This is caused by excessive charge being generated in the light receiving element that has received extremely strong light, and in addition to saturation of the light receiving element, the charge has flowed to the adjacent light receiving element, which is called blooming. Figuratively speaking, this is a phenomenon similar to the case where lens halation occurs when shooting in the backlit state where the sun is reflected. When blooming occurs, the image of that part is destroyed, and even if blooming does not occur, the place where light is not originally emitted moves as a light spot, so an accurate image cannot be obtained.

したがって、この実施例でも示しているように、光源部S1〜S5を二次元検出器6の直接視野及び間接視野のいずれにも入らない位置に配置することで、上記のような不要な光スポットが撮像画像に映ることがなくなり、鮮明な観察画像を取得することができる。   Therefore, as shown also in this embodiment, the light source sections S1 to S5 are arranged at positions that do not enter either the direct field of view or the indirect field of view of the two-dimensional detector 6, so that the unnecessary light spot as described above is obtained. Is not reflected in the captured image, and a clear observation image can be acquired.

以上説明した実施例1,2では、光源装置の各励起光源をそれぞれレーザダイオードと干渉フィルタの組み合わせで構成しているが、1つの発光素子からの光を透過波長帯が切替え可能なフィルタを用いて励起光の波長を選択的に切り替え、その励起光を各励起光源に分配する構成であってもよい。図8にそのような光源装置の構成の一例を示す。   In the first and second embodiments described above, each excitation light source of the light source device is configured by a combination of a laser diode and an interference filter, but a filter capable of switching the transmission wavelength band of light from one light emitting element is used. Alternatively, the wavelength of the excitation light may be selectively switched and the excitation light may be distributed to each excitation light source. FIG. 8 shows an example of the configuration of such a light source device.

図8の例では、連続発光スペクトルをもつ例えばハロゲンランプなどの光源28の発光側に集光レンズ30を配置して光源28が発した連続スペクトルの光を光ファイバ32aの入口に導いている。光ファイバ32aの出口側には、互いに異なる透過波長帯をもつ干渉フィルタ34aを円周方向に複数備えて自身が回転することによってそれら干渉フィルタ34aを切り替えるフィルタ円板34が設けられており、光ファイバ32aから出た連続スペクトルから任意の波長帯の光のみを取り出すことができるようになっている。フィルタ円板34の干渉フィルタ34aの出射側にも光ファイバ32bが設けられており、光ファイバ32bは途中で各励起光源に光を導く複数の光ファイバ36(この例では4本)に分岐したのち、分岐ファイバの先端を図1に示すS1,S2、S3,S4の光源Bに代わる位置に導き、それぞれのファイバの先端を試料4に向けて照射する。   In the example of FIG. 8, a condensing lens 30 is arranged on the light emission side of a light source 28 having a continuous emission spectrum, for example, a halogen lamp, and the continuous spectrum light emitted from the light source 28 is guided to the entrance of the optical fiber 32a. On the exit side of the optical fiber 32a, a plurality of interference filters 34a having different transmission wavelength bands are provided in the circumferential direction, and a filter disk 34 that switches the interference filters 34a by rotating itself is provided. Only light of an arbitrary wavelength band can be extracted from the continuous spectrum emitted from the fiber 32a. An optical fiber 32b is also provided on the exit side of the interference filter 34a of the filter disc 34, and the optical fiber 32b is branched into a plurality of optical fibers 36 (four in this example) that guide light to each pumping light source on the way. After that, the tip of the branch fiber is guided to a position in place of the light source B of S1, S2, S3, and S4 shown in FIG. 1, and the tip of each fiber is irradiated toward the sample 4.

光源28からの連続スペクトルの光は、フィルタ円板34において選択された干渉フィルタ34aで必要な波長成分の光が選択的に取り出されて各励起光源に供給される。この方式では、励起光の波長を波長選択フィルタであるフィルタ円板34によって切り替えるため、1つの励起光源から複数の波長の励起光を照射することができる。したがって、生体試料4に向けて励起光を照射する励起光源は各光源部について1つあればよい。すなわち、図1では光源保持部14a,14b上の各光源部S1〜S4,S1’〜S4’はそれぞれ励起光源として互いに異なる波長の励起光を出射する光源B,Cを備えているが、図8の方式であれば光源はB又はCのいずれか一方があればよい。ただし、この方式では、複数の光ファイバ36に同時に光が進むため、複数の光源が独立して異なるタイミングで点灯させることは不可能である。その反面、フィルタ円板34上には多種類の透過波長帯のフィルタ34aを配置することができるので、励起波長の選択数を容易に増加させることができる。また変形例として、フィルタ円板34に搭載するフィルタの1つを特定波長の干渉フィルタでなくニュートラルフィルタにして、ハロゲンランプの光を適当量減光した光を照射位置に導くようにすれば、その照射光を外観照明用として使うことができる。すなわち、専用の外観像照明光源Aの代わりに使うことができる。 The continuous spectrum light from the light source 28 is selectively extracted by the interference filter 34a selected in the filter disk 34 and is supplied to each excitation light source. In this method, since the wavelength of the excitation light is switched by the filter disk 34 that is a wavelength selection filter, excitation light having a plurality of wavelengths can be emitted from one excitation light source. Therefore, only one excitation light source for irradiating the biological sample 4 with the excitation light is required for each light source unit . That is, in FIG. 1, each of the light source units S1 to S4 and S1 ′ to S4 ′ on the light source holding units 14a and 14b includes light sources B and C that emit excitation light having different wavelengths as excitation light sources. If it is the system of 8, the light source should just have either B or C. However, in this method, since light simultaneously travels through the plurality of optical fibers 36, it is impossible to turn on the plurality of light sources independently at different timings. On the other hand, since the filter 34a of various kinds of transmission wavelength bands can be arranged on the filter disc 34, the number of excitation wavelengths to be selected can be easily increased. As a modified example, if one of the filters mounted on the filter disc 34 is a neutral filter instead of an interference filter of a specific wavelength, and a light obtained by reducing the light of the halogen lamp by an appropriate amount is guided to the irradiation position, The irradiated light can be used for external illumination. That is, it can be used in place of the dedicated appearance image illumination light source A.

上述のように外観照明光源の実施例としてこれまで、図1および図4Aの光源Aで示した白色LEDの場合、及び図8のハロゲンランプを適当量減光する場合を例示した。ここで外観照明光源の要件をまとめれば、1)照明光の波長成分の全部または一部が二次元検出器に入る前のフィルタ8で除去されずに二次元検出器に入れば良いこと、及び2)蛍光励起光源と同程度に非常に明るいままでは試料の拡散反射光が強すぎて検出器が飽和してしまうので、十分減光した照明光であること、の二点を満たすことである。したがって、この要件さえ満たせば上記の実施例以外の方式も可能で、例えば白色LEDのかわりに、蛍光励起用のLDやLEDであっても、弱く点灯させて試料を照らし、かつ、外観照明の時だけ該LDやLEDの波長の一部を意図的に通過させるように二次元検出器の前のフィルタ8の波長特性を選ぶことで、外観照明光源と蛍光励起用光源を兼用させることも可能である。   As described above, as an example of the external illumination light source, the case of the white LED shown by the light source A in FIGS. 1 and 4A and the case where the halogen lamp in FIG. Here, the requirements of the external illumination light source can be summarized: 1) all or part of the wavelength component of the illumination light may be entered into the two-dimensional detector without being removed by the filter 8 before entering the two-dimensional detector; and 2) If the sample is very bright as the fluorescence excitation light source, the diffuse reflected light of the sample is too strong and the detector is saturated. Therefore, the illumination light is sufficiently dimmed. . Therefore, if this requirement is satisfied, methods other than the above-described embodiments are possible. For example, instead of a white LED, even a fluorescent excitation LD or LED is lit weakly to illuminate the sample, and external illumination By selecting the wavelength characteristics of the filter 8 in front of the two-dimensional detector so that a part of the wavelength of the LD or LED is intentionally passed only at times, it is possible to use both the external illumination light source and the fluorescence excitation light source. It is.

また、以上で述べた実施例1及び実施例2においては、生体試料4の多方向から見た画像を1つの二次元検出器6上に結像して同時に取得する例を挙げたが、図9に示されているように、複数の二次元検出器を用いて生体試料4の多方向から見た画像を取得するようにしてもよい。図9では、0°と90°の方向を第1の二次元検出器6で、180°と270°の方向を第2の二次元検出器6’で撮影している。図9での図示は省略されているが、そのような構成においても、生体試料4に対して光を照射する光源装置の各光源はいずれの二次元検出器の直接視野及び(反射鏡を併用するときは)その間接視野にも入らない位置に配置され、すべての二次元検出器にそれらの光源の直接光が映っていないように構成される必要がある。   In the first and second embodiments described above, an example in which an image of the biological sample 4 viewed from multiple directions is formed on one two-dimensional detector 6 and simultaneously acquired is shown. As shown in FIG. 9, an image of the biological sample 4 viewed from multiple directions may be acquired using a plurality of two-dimensional detectors. In FIG. 9, the directions of 0 ° and 90 ° are photographed by the first two-dimensional detector 6, and the directions of 180 ° and 270 ° are photographed by the second two-dimensional detector 6 '. Although illustration in FIG. 9 is omitted, even in such a configuration, each light source of the light source device that irradiates light to the biological sample 4 is a direct field of view of any two-dimensional detector (with a reflector). When it does, it must be arranged in a position that does not even enter its indirect field of view, and it must be configured so that the direct light of those light sources is not reflected in all two-dimensional detectors.

図9の例では、試料台2の真上に配置された二次元検出器6とは別の位置にさらに二次元検出器6’を備えるとともに、反射鏡M1,M2を備えている。生体試料4の正面0°の画像は生体試料4の真上の二次元検出器6で取得し、90°の画像は反射鏡M2からの反射光として二次元検出器6で取得し、生体試料4の裏面180°の画像は反射鏡M1からの反射光として二次元検出器6’で取得し、270°の画像は生体試料4から直接二次元検出器6’で取得するように構成されている。   In the example of FIG. 9, a two-dimensional detector 6 ′ is further provided at a position different from the two-dimensional detector 6 disposed immediately above the sample stage 2, and reflecting mirrors M <b> 1 and M <b> 2 are provided. An image at 0 ° in front of the biological sample 4 is acquired by the two-dimensional detector 6 directly above the biological sample 4, and an image at 90 ° is acquired by the two-dimensional detector 6 as reflected light from the reflecting mirror M2. 4 is acquired by the two-dimensional detector 6 ′ as reflected light from the reflecting mirror M1, and an image of 270 ° is acquired directly from the biological sample 4 by the two-dimensional detector 6 ′. Yes.

また、生体試料4に対して光を照射する光源装置において、既述のように、照射できる励起光源の波長の種類を多くして励起波長の選択の幅を広げれば、種々の異なる蛍光色素に対して最適な波長の光源を選択することが可能になる。そのような光源装置の一例は既に図8を参照しながら説明したが、その方法とは別に1箇所の光源をより多種類の励起光源で構成することもできる。図10と図11はそれぞれその一例を示したものである。   Further, in the light source device that irradiates light to the biological sample 4, as described above, if the types of excitation light sources that can be irradiated are increased to broaden the selection range of excitation wavelengths, various fluorescent dyes can be obtained. On the other hand, it is possible to select a light source having an optimum wavelength. Although an example of such a light source device has already been described with reference to FIG. 8, a single light source can be configured with more types of excitation light sources separately from the method. FIG. 10 and FIG. 11 each show an example.

図10の例では、光源部S1〜S4をそれぞれ構成しているA〜Fの6個の光源が光源保持部46によって2重の円周上で保持されている。光源部S1〜S4の光源A〜Cは生体試料4の頭部側の体軸延長線上の点を中心とする試料台2の平面に対して垂直な円周上で保持されており、その円周の内側の同心円周上で光源D〜Fが保持されている。この場合、発光部Aを生体試料4の外観画像を撮像する際に用いる白色LEDとし、残りの発光部B〜Fを蛍光を励起する励起光源用のLD又はLEDとすることができる。このように、光源保持部46において多重円周上で光源を保持するようにすれば、二次元検出器(図示は省略)の直接視野及び間接視野に入らない位置のスペースを有効に活用してより多種類の励起光源を配置することができる。   In the example of FIG. 10, six light sources A to F constituting the light source units S <b> 1 to S <b> 4 are held by the light source holding unit 46 on a double circumference. The light sources A to C of the light source sections S1 to S4 are held on a circumference perpendicular to the plane of the sample table 2 around the point on the body axis extension line on the head side of the biological sample 4, and the circle The light sources D to F are held on a concentric circle inside the circumference. In this case, the light emitting part A can be a white LED used when an appearance image of the biological sample 4 is taken, and the remaining light emitting parts B to F can be LDs or LEDs for excitation light sources that excite fluorescence. In this way, if the light source holding unit 46 holds the light source on the multiple circumferences, the space of the two-dimensional detector (not shown) in the direct visual field and the indirect visual field can be effectively used. More types of excitation light sources can be arranged.

図11の例では、それぞれA〜Fの6個の光源をもつ光源部S1〜S4が、生体試料4の頭部側の体軸延長線上の点を中心とする試料台2の平面に対して垂直な円周上で光源保持部38によって保持されている。各光源部S1〜S4の光源A〜Fは同一円周上に一列に配置されている。光源保持部38は、図示されていない支持機構によって光源部S1〜S4が保持された円周の中心を軸として回転可能に支持されている。光源保持部38は、例えばステッピングモータ40とプーリ42で構成される駆動機構によってベルト44を介して回転駆動されるように構成されている。この例では、点灯させたい光源をステッピングモータ40を駆動することによって所定の位置まで移動させることができるので、多数の光源を同一円周上に並べて配置した場合にも所定の位置から所望の波長の光を照射することが可能である。なお、図11では、同一円周上に4つの光源部S1〜S4が等間隔に配置されているので、光源保持部38の最大回転角度は90°でよい。このような光源保持部を回転させる構造と図10に示した多重円周上に光源を配置する構造とを組み合わせることにより、より多種類の光源を二次元検出器6の直接視野及び間接視野に入らない位置に設けることが可能になる。   In the example of FIG. 11, the light source units S1 to S4 each having six light sources A to F are in relation to the plane of the sample table 2 centered on a point on the body axis extension line on the head side of the biological sample 4. It is held by the light source holding part 38 on a vertical circumference. The light sources A to F of the light source units S1 to S4 are arranged in a line on the same circumference. The light source holding part 38 is supported by a support mechanism (not shown) so as to be rotatable around the center of the circumference where the light source parts S1 to S4 are held. The light source holding unit 38 is configured to be rotationally driven via a belt 44 by a driving mechanism including, for example, a stepping motor 40 and a pulley 42. In this example, the light source to be lit can be moved to a predetermined position by driving the stepping motor 40. Therefore, even when a large number of light sources are arranged side by side on the same circumference, a desired wavelength can be obtained from the predetermined position. It is possible to irradiate the light. In FIG. 11, since the four light source parts S1 to S4 are arranged at equal intervals on the same circumference, the maximum rotation angle of the light source holding part 38 may be 90 °. By combining the structure for rotating the light source holding unit and the structure for arranging the light sources on the multiple circumferences shown in FIG. 10, more types of light sources can be used for the direct field and the indirect field of the two-dimensional detector 6. It becomes possible to provide in the position which does not enter.

既述のように生体画像取得装置の照明装置は、外観像撮影に用いるときと、蛍光画像撮影時の励起光源として用いる場合がある。このうち外観像撮影では、白色LEDなどの光源を点灯させて生体試料4を照明するが、受光側の二次元検出器に照明光波長成分を除去するフィルタを入れないで測定する。すなわち、照明光に含まれる波長成分がそのまま二次元検出器に入射する。このため、二次元検出器の視野内に照明用光源が入っていると非常に強い直接光が二次元検出器に入射してしまい、ブルーミング等の不具合を生じる。このように以上において説明した本発明の生体画像取得装置では、二次元検出器の直接視野及び間接視野のいずれにも入らない位置に光源を配置しているので、外観像画撮影時に光源からの直接光が二次元検出器に入射することはなく、ブルーミング等の不具合が生じることはない。   As described above, the illuminating device of the biological image acquisition device may be used for appearance image photography or as an excitation light source for fluorescence image photography. Among these, in the appearance image photographing, a light source such as a white LED is turned on to illuminate the biological sample 4, but measurement is performed without inserting a filter for removing the illumination light wavelength component into the two-dimensional detector on the light receiving side. That is, the wavelength component included in the illumination light is directly incident on the two-dimensional detector. For this reason, if the illumination light source is within the field of view of the two-dimensional detector, very strong direct light is incident on the two-dimensional detector, causing problems such as blooming. As described above, in the biological image acquisition apparatus of the present invention described above, the light source is arranged at a position that does not enter either the direct visual field or the indirect visual field of the two-dimensional detector. Direct light does not enter the two-dimensional detector, and troubles such as blooming do not occur.

一方、蛍光像の撮影では、試料に照射される励起光は蛍光側フィルタ10を透過する波長成分を干渉フィルタによって除去したものであるから、励起光源が二次元検出器の視野内に入っていたとしても二次元検出器に入射する前に蛍光側フィルタ10で除去されるはずである。そのため、仮に照射点が直接二次元検出器に投影される位置にあっても、理論上、該当の光の強度はゼロで不具合は生じないはずである。しかし、実際には干渉フィルタの透過波長帯域以外の光の阻止率は0ではなく、10-6〜10-8程度の漏れ光が生じている。この漏れ光によって照射点が直接二次元検出器に投影される位置にあると、ブルーミングほどではないものの照射点の写り込みが生じる。特に、図8に示した光源装置ではハロゲンランプのような連続光源から干渉フィルタで所定の波長帯域の光を除去するため、図4aのような単一波長光源であるLDより発光される光の裾の波長帯域の光を干渉フィルタで除去する場合よりも漏れ光が多く、光源からの直接光の移り込みが出やすくなる。On the other hand, in fluorescence image capturing, the excitation light applied to the sample is obtained by removing the wavelength component transmitted through the fluorescence filter 10 by the interference filter, so that the excitation light source is in the field of view of the two-dimensional detector. However, it should be removed by the fluorescent filter 10 before entering the two-dimensional detector. For this reason, even if the irradiation point is directly projected on the two-dimensional detector, theoretically, the intensity of the corresponding light should be zero and no problem should occur. However, actually, the light rejection rate other than the transmission wavelength band of the interference filter is not 0, and leaked light of about 10 −6 to 10 −8 is generated. If the irradiation point is in a position directly projected onto the two-dimensional detector due to the leaked light, the irradiation point is reflected although not as much as blooming. In particular, in the light source device shown in FIG. 8, in order to remove light in a predetermined wavelength band from a continuous light source such as a halogen lamp by an interference filter, the light emitted from the LD that is a single wavelength light source as shown in FIG. The amount of leakage light is greater than when light in the bottom wavelength band is removed by an interference filter, and direct light transfer from the light source is likely to occur.

以上をまとめると、照射点が直接二次元検出器に投影される際の不都合の程度は、外観像取得時が最も大きく、次が蛍光画像取得時で連続光源を用いる場合、比較的影響が少ないのがLDのような単一波長光源を用いる蛍光画像取得の場合である。しかし、いずれの場合に置いても、二次元検出器の直接視野及び間接視野のいずれにも入らない位置に光源を配置しさえすれば、照射点の写り込み問題を回避できるので、これまで述べた本発明の手法が有効である。   To summarize the above, the degree of inconvenience when the irradiation point is directly projected onto the two-dimensional detector is the largest when the appearance image is acquired, and the next is when the continuous light source is used when acquiring the fluorescent image, and the influence is relatively small. This is the case of fluorescence image acquisition using a single wavelength light source such as an LD. However, in any case, as long as the light source is placed at a position that does not fall in either the direct field or the indirect field of view of the two-dimensional detector, the problem of reflection of the irradiation point can be avoided. The technique of the present invention is effective.

また、反射鏡を多数配置してより多くの方向からの画像を同時に取得しようとする場合、反射鏡を密に配置する必要がある。このような場合に、反射鏡の観察方向と同じ方向から光を照射しようとしても、反射鏡と反射鏡との隙間に励起光源を多数配置することが困難である。そのような場合でも、本明細書中の実施例のように、生体試料4に対して斜め方向から光照射を行なうように光源を配置することで、多種類の励起光源を配置することができる。   In addition, when a large number of reflecting mirrors are arranged to simultaneously acquire images from more directions, it is necessary to arrange the reflecting mirrors densely. In such a case, even if it is attempted to irradiate light from the same direction as the observation direction of the reflecting mirror, it is difficult to arrange many excitation light sources in the gap between the reflecting mirror and the reflecting mirror. Even in such a case, it is possible to arrange many types of excitation light sources by arranging the light sources so as to irradiate the biological sample 4 with light from an oblique direction as in the embodiments in the present specification. .

なお、図1,図3,図5,図10,図11の各実施例において、説明を解りやすくするために、二次元検出器とレンズを試料の真上に配置した例を示したが、装置全体を適当な角度、例えば45度とか、90度倒しても同様に考えることができる。その場合には「試料の上側、下側」という概念はなくなる。すなわち、上記実施例における試料の上側の像は一般的には試料の二次元検出器側の像であるということができる。「二次元検出器側の像」とは二次元検出器が配置されている方向から直接見ることができる像を意味する。一方、下側の像は「二次元検出器側の像」に対して「それ以外の方向から直接見ることができる像」ということができる。ここで下側の像とは、二次元検出器の方向を0°とした時の180°方向の像だけであることに限定されない。例えば図5では144°と212°の2つの方向に対する像が下側の像であるので、144°と212°の像が二次元検出器と反対側の像となる。   In addition, in each Example of FIG.1, FIG.3, FIG.5, FIG.10, FIG.11, in order to make explanation easy to understand, the example which has arrange | positioned the two-dimensional detector and the lens right above the sample was shown. Even if the entire apparatus is tilted at an appropriate angle, for example, 45 degrees or 90 degrees, the same can be considered. In that case, the concept of “upper side and lower side of the sample” disappears. That is, it can be said that the image on the upper side of the sample in the above embodiment is generally the image on the two-dimensional detector side of the sample. The “two-dimensional detector side image” means an image that can be directly seen from the direction in which the two-dimensional detector is arranged. On the other hand, the lower image can be said to be “an image that can be directly seen from other directions” with respect to the “two-dimensional detector side image”. Here, the lower image is not limited to an image in a 180 ° direction when the direction of the two-dimensional detector is 0 °. For example, in FIG. 5, the images for the two directions of 144 ° and 212 ° are the lower images, so the images of 144 ° and 212 ° are the images opposite to the two-dimensional detector.

二次元検出器の方向と観測方向のなす角度が0°から90°までの方向を「二次元検出器側の方向」と定義すると、二次元検出器の方向と観測方向のなす角度が90°を超え270°を超えない方向は「それ以外の方向」と定義することができ、「それ以外の方向」とは言い換えれば観測方向と二次元検出器の方向とのなす角が鈍角の方向である。本発明の解決課題の一つであった多方向同時観察時の逆光問題は、観測方向と二次元検出器の方向とのなす角が鈍角である場合に起こることから、そのような観測方向でも照射光源を二次元検出器の視野の範囲外に配置することで、不都合を解決している。   When the direction between the direction of the two-dimensional detector and the observation direction is defined as the “direction on the two-dimensional detector side” from 0 ° to 90 °, the angle between the direction of the two-dimensional detector and the observation direction is 90 °. The direction that exceeds 270 ° and does not exceed 270 ° can be defined as “other direction”. In other words, “the other direction” is an obtuse angle between the observation direction and the direction of the two-dimensional detector. is there. The backlight problem at the time of multi-directional simultaneous observation, which was one of the problems to be solved by the present invention, occurs when the angle formed by the observation direction and the direction of the two-dimensional detector is an obtuse angle. By disposing the irradiation light source outside the range of the field of view of the two-dimensional detector, the inconvenience is solved.

さらに二次元検出器を複数個使う場合について付け加えるなら、複数個のうちの一つの二次元検出器の反対側の画像を、図1や図5と同様に同じ二次元検出器で観測しても良いし、図9のように別の二次元検出器検出器で観測することもできる。図9では第一の二次元検出器で0°と90°方向を、第二の二次元検出器で180°と270°方向を観測することで、四方向を二つの二次元検出器で同時観測している。一般に二次元検出器は高価であるので、全方向を一つの二次元検出器で観測する方式が望ましいが、4方向を2つの二次元検出器で観測する装置は、4方向を4つの二次元検出器で観測する装置より安価であるので複数検出器を使う価値がある。観測方向数より少ない数の複数の二次元検出器を使う測定系の例である。複数の二次元検出器を用いれば、単検出器より検出器の合計受光面積を大きくできるので、少し高価になっても発光測定のような弱い光の検出において有利となる。全撮影方向を複数の二次元検出器で行う選択肢もあり得ることを述べた。   In addition, if a plurality of two-dimensional detectors are used, an image on the opposite side of one of the plurality of two-dimensional detectors can be observed with the same two-dimensional detector as in FIGS. It can be observed with another two-dimensional detector detector as shown in FIG. In FIG. 9, the first two-dimensional detector observes the directions of 0 ° and 90 °, and the second two-dimensional detector observes the directions of 180 ° and 270 °, so that the four directions are simultaneously measured by two two-dimensional detectors. Observing. In general, since a two-dimensional detector is expensive, it is desirable to use a single two-dimensional detector to observe all directions. However, an apparatus that observes four directions using two two-dimensional detectors has four two-dimensional detectors. It is worth using multiple detectors because it is cheaper than a device that uses detectors. This is an example of a measurement system using a plurality of two-dimensional detectors whose number is smaller than the number of observation directions. If a plurality of two-dimensional detectors are used, the total light receiving area of the detector can be made larger than that of a single detector. Therefore, even if it is a little expensive, it is advantageous in detecting weak light such as luminescence measurement. It was mentioned that there could be an option to perform all imaging directions with multiple 2D detectors.

また、第1図を90°右に倒し、試料台だけを水平のままにすると、二次元検出器は試料の右側になるので、二次元検出器からみた正面(0°)像は試料の右側像、裏面又は反対側の像(180°像)は試料の左側像となる。また、この場合には二次元検出器は試料台の右側接線方向に配置されていることになる。   In addition, if FIG. 1 is tilted 90 ° to the right and only the sample stage is left horizontal, the two-dimensional detector will be on the right side of the sample, so the front (0 °) image viewed from the two-dimensional detector is the right side of the sample. The image, the back surface or the opposite image (180 ° image) is the left image of the sample. In this case, the two-dimensional detector is disposed in the right tangential direction of the sample stage.

[実施例3]
反射鏡として凹面鏡を採用した場合の実施例として、図12−15を用いて説明する。
[Example 3]
An example in which a concave mirror is employed as the reflecting mirror will be described with reference to FIGS.

図12は、図1、図3A及び図3Bにより示される第1の実施例における平面鏡M1,M2を凹面鏡に置き換えた場合の斜視図である。ここで重要な点は、凹面鏡M1の曲率中心を、試料4の腹の横のC1(図で黒点で示す)に設定してあることである。位置C1はレンズ8から見て試料と等しい距離にある。こうすると試料の頭部からみて凹面鏡M1による試料の斜め左下側の像が試料4に隣接する位置4Aにできることである。同様に凹面鏡M2の曲率中心をレンズ8から見て試料と等しい距離にある位置C2に設定することで凹面鏡M2による試料の斜め右下側の像が試料4に隣接する位置4Bにできる。試料4と、これら試料の横にできる像は元の試料とほぼ同じ大きさで頭と尻尾の向きが反転している。試料とその像4A、像4Bの3者は、レンズ8から見て等しい距離に並んでいるから、これをCCD6上に同時に焦点を合わせて撮影することができる。   FIG. 12 is a perspective view when the plane mirrors M1 and M2 in the first embodiment shown in FIGS. 1, 3A and 3B are replaced with concave mirrors. The important point here is that the center of curvature of the concave mirror M1 is set to C1 (shown by a black dot in the figure) next to the antinode of the sample 4. The position C1 is at a distance equal to the sample when viewed from the lens 8. In this way, an oblique lower left image of the sample by the concave mirror M1 as seen from the head of the sample can be formed at a position 4A adjacent to the sample 4. Similarly, by setting the center of curvature of the concave mirror M2 to a position C2 that is at the same distance as the sample when viewed from the lens 8, an image on the oblique lower right side of the sample by the concave mirror M2 can be formed at a position 4B adjacent to the sample 4. The sample 4 and the image formed on the side of these samples are almost the same size as the original sample, and the directions of the head and tail are reversed. Since the sample and the three images 4A and 4B are arranged at an equal distance when viewed from the lens 8, they can be simultaneously focused on the CCD 6 and photographed.

一方、図3A、図3Bのような平面鏡を用いる時には、裏側の像が、カメラレンズからみて遠方にできるため、3者がカメラレンズから同一の距離に並ばない。このため3者の全てに焦点を合わせることができない不都合と、遠方にできる像が試料に比べ小さくなるという2つの欠点がある。これら2つの欠点は反射鏡を凹面鏡に替えることで除去できるので大きな利点である。すなわち3者の全てが同一距離にあると、レンズ8を開放にした明るい状態でも焦点があっているから、試料からの弱い光を受光する時にFナンバーの小さいレンズを使うことができるからである。なお前記実施例1、実施例2で開示している補助結像レンズ12も遠方にできる像の焦点位置を移動させる機能をもつが、遠くに出来た像の大きさを直接像に揃える機能を欠いている。さらに補助レンズのサイズの限界から、補助レンズ方式では主結像レンズをFナンバーの小さい状態で使うことが難しい欠点があり、実施例3の凹面鏡使用の効果が顕著であることを付記する。   On the other hand, when a plane mirror as shown in FIGS. 3A and 3B is used, since the image on the back side can be far from the camera lens, the three members do not line up at the same distance from the camera lens. For this reason, there are two disadvantages: the inability to focus on all three persons, and the image that can be made far away is smaller than the sample. These two drawbacks are great advantages because they can be removed by replacing the reflecting mirror with a concave mirror. That is, if all three members are at the same distance, the lens 8 is in focus even in a bright state, and a lens with a small F number can be used when receiving weak light from the sample. . The auxiliary imaging lens 12 disclosed in the first and second embodiments also has a function of moving the focal position of an image that can be distant, but a function that directly aligns the size of an image formed far away to the image. Lacks. Furthermore, because of the limitation of the size of the auxiliary lens, the auxiliary lens system has a drawback that it is difficult to use the main imaging lens with a small F number, and the effect of using the concave mirror of Example 3 is remarkable.

次に光源側の説明に移る。S1,S2,S3,S4はこれまでの実施例で説明した光源部である。この光源部を配置する位置が問題であり、その場所によっては、光源の写り込みが生じる。   Next, a description will be given on the light source side. S1, S2, S3 and S4 are the light source units described in the above embodiments. The position where the light source unit is arranged is a problem, and depending on the location, the reflection of the light source occurs.

図13は、反射鏡が凹面鏡であるとき、2次元検出器の直接視野と間接視野を示す断面図である。ここで、領域16は2次元検出器の直接視野であって、図3Bと同様である。反射鏡がないとき、光源が直接視野外にあれば写り込みは生じない。領域18(領域18Aと18Bの両方を含む。)は凹面反射鏡がある時の間接視野であって、凹面反射鏡を介して2次元検出器に写り込む範囲を示す。このうち、領域18Aは反射鏡M1を介して写り込む間接視野、領域18Bは反射鏡M2を介して写り込む間接視野である。   FIG. 13 is a cross-sectional view showing a direct field and an indirect field of the two-dimensional detector when the reflecting mirror is a concave mirror. Here, the region 16 is a direct field of view of the two-dimensional detector, and is the same as FIG. 3B. When there is no reflector, no reflection occurs if the light source is directly outside the field of view. A region 18 (including both regions 18A and 18B) is an indirect field of view when there is a concave reflector, and shows a range reflected on the two-dimensional detector via the concave reflector. Of these, the region 18A is an indirect field of view reflected through the reflecting mirror M1, and the region 18B is an indirect field of view reflected through the reflecting mirror M2.

断面図内での凹面反射鏡による間接視野は図13のように比較的容易に見当が付くけれども、問題となるのは断面からはずれた部分に関する間接視野の見積りである。平面鏡の場合は、図3Aのように試料の体軸の延長上の点を中心とする体軸に垂直な断面内に光源S1,S2、S3,S4を配置することで、写り込みを避けることができたが、凹面鏡の場合、3次元的な視野の評価はやや困難である。   Although the indirect field of view by the concave reflecting mirror in the cross-sectional view can be relatively easily obtained as shown in FIG. 13, the problem is the estimation of the indirect field of view of the portion deviated from the cross-section. In the case of a plane mirror, as shown in FIG. 3A, light sources S1, S2, S3, and S4 are arranged in a cross section perpendicular to the body axis centered on a point on the extension of the body axis of the sample to avoid reflection. However, in the case of a concave mirror, evaluation of a three-dimensional visual field is somewhat difficult.

三次元的な間接視野を求める計算方法を図14を用いて示す。この計算ではレンズ8の中心8A(いわゆるレンズの主点)から、凹面鏡M1に向けて多数の光線を飛ばす。ここで例としてその光線の1本を8A-Uとする。点Uは凹面鏡M1上の点である。光線8A-Uなどの多数の光線は、凹面鏡M1で反射した後斜め上向きに進むが、評価のための基準面REF(試料から高さHにある水平面)を考えると、そこに多数の光線(その内の1つがU−Vである)があたるので、あたった点Vの分布図を得ることができる。反射鏡M2でも同様に分布図を得ることができる。図15はこうして得られた分布図である。図15で右側の分布図18Cは反射鏡M1を介した光線が到達する分布図、左側の分布図18Dは反射鏡M2を介した光線が到達する分布図である。したがって、光源S1、S2、S3、S4をこの光線分布の範囲の外に置けば、間接視野の写り込みを避けることができる。直接視野の方はもちろん簡単に判るから、このようにして全ての光源S1,S2、S3,S4を直接視野と間接視野の外に置く配置をえらぶことは、反射鏡が凹面鏡の場合であっても可能である。   A calculation method for obtaining a three-dimensional indirect field of view will be described with reference to FIG. In this calculation, a large number of light beams are emitted from the center 8A of the lens 8 (so-called lens principal point) toward the concave mirror M1. Here, as an example, one of the rays is 8A-U. Point U is a point on the concave mirror M1. A large number of light beams such as the light beam 8A-U travel obliquely upward after being reflected by the concave mirror M1, but considering a reference plane REF (a horizontal plane at a height H from the sample) for evaluation, a large number of light beams ( One of them is U-V), so that a distribution map of the hit points V can be obtained. Similarly, a distribution map can be obtained with the reflecting mirror M2. FIG. 15 is a distribution diagram thus obtained. In FIG. 15, the distribution diagram 18C on the right side is a distribution diagram in which light rays reach through the reflecting mirror M1, and the distribution diagram 18D on the left side is a distribution diagram in which light rays through the reflecting mirror M2 arrive. Therefore, if the light sources S1, S2, S3, and S4 are placed outside the range of the light distribution, the reflection of the indirect field of view can be avoided. Of course, the direct field of view can be easily understood, and thus the arrangement in which all the light sources S1, S2, S3, S4 are placed outside the direct field and the indirect field of view is the case where the reflecting mirror is a concave mirror. Is also possible.

実際には図15から判るように、反射鏡の角(かど)の部分の間接視野が斜めに延びるのでこの部分を避けて光源を配置することが必要になる。   Actually, as can be seen from FIG. 15, since the indirect field of view of the corner portion of the reflector extends obliquely, it is necessary to arrange the light source while avoiding this portion.

凹面鏡が2つの場合を示したが、凹面鏡や平面鏡などの光学素子が組み合わされた場合も同様に、それぞれの光学素子に向けてレンズの主点から多数の光線を飛ばし参照面上での分布を計算することにより間接視野を求めることができるから、平面鏡、凹面鏡を含む色々な組合わせの多方向同時観測装置においても、直接視野と間接視野を避けた光源位置を選ぶことで光源の写り込みのない、鮮明な多方向画像を得る装置を構築できる。   The case where there are two concave mirrors has been shown. Similarly, when optical elements such as concave mirrors and plane mirrors are combined, a large number of light beams are emitted from the principal point of the lens toward each optical element, and the distribution on the reference surface is reduced. Since the indirect field of view can be obtained by calculation, even in multi-directional simultaneous observation devices of various combinations including plane mirrors and concave mirrors, it is possible to reflect the light source by selecting the light source position avoiding the direct field and indirect field of view. It is possible to construct a device for obtaining clear, multidirectional images.

Claims (17)

生体試料が載置される試料台と、
二次元検出器と、
前記試料台上の試料からの前記二次元検出器側の方向への光とそれ以外の方向への光を前記二次元検出器に導くとともに、導かれた複数の光を前記二次元検出器上に結像する撮像光学系であって、前記二次元検出器側の方向以外の方向への光を前記二次元検出器に導く反射鏡を備えている撮像光学系と、
前記二次元検出器からみた直接の視野と前記二次元検出器から前記反射鏡を通してみた間接の視野からなる前記二次元検出器の視野の範囲外に配置され、かつ前記試料台上の試料に光を照射するとともに、前記反射鏡の少なくとも一部にも直接光を入射させる光源を備えた光源装置と、
前記二次元検出器による撮像画像を表示する画像表示装置と、を備えた生体画像取得装置。
A sample stage on which a biological sample is placed;
A two-dimensional detector;
The light on the two-dimensional detector side from the sample on the sample table and the light in the other direction are guided to the two-dimensional detector, and the plurality of guided lights are guided on the two-dimensional detector. An imaging optical system that forms an image on the imaging optical system, comprising: a reflecting mirror that guides light in a direction other than the direction on the two-dimensional detector side to the two-dimensional detector ;
The direct field viewed from the two-dimensional detector and the indirect field viewed from the two-dimensional detector through the reflector are arranged outside the range of the field of view of the two-dimensional detector , and light is applied to the sample on the sample stage. And a light source device including a light source that directly enters light into at least a part of the reflecting mirror ;
A biological image acquisition apparatus comprising: an image display device that displays an image captured by the two-dimensional detector.
前記光源から出た光のうち、直接又は前記試料以外の物体で反射して前記検出器に入る光を“妨害光”と定義し、前記光源から出た光うち、前記試料で反射する経路を介して最終的に前記検出器に入る光を“測定目的の光”と定義するとき、前記撮像光学系と光源装置は測定目的の光の反射回数妨害光の反射回数以下になる構成を有する請求項1に記載の生体画像取得装置Of the light emitted from the light source is defined as "interference light" light entering the detector is reflected by direct or an object other than the sample, among light emitted from the light source, the path to be reflected by the sample when finally defined as "measurement object light" light entering the detector via the imaging optical system and the light source device has a configuration in which the number of reflections of light of the measurement object is less than the number of reflections of the interference light The biological image acquisition apparatus according to claim 1. 前記二次元検出器を1つのみ備えている請求項1又は2に記載の生体画像取得装置。  The biological image acquisition device according to claim 1, wherein only one of the two-dimensional detectors is provided. 前記二次元検出器が複数個設けられており、
各二次元検出器は前記試料台上の試料の互いに異なる方向への光を直接受光できる位置に配置されており、
前記撮像光学系はそれぞれの二次元検出器ごとに設けられている請求項1又は2に記載の生体画像取得装置。
A plurality of the two-dimensional detectors are provided,
Each two-dimensional detector is disposed at a position where it can directly receive light in different directions of the sample on the sample stage,
The biological image acquisition apparatus according to claim 1, wherein the imaging optical system is provided for each two-dimensional detector.
前記光源装置は前記試料台上の生体試料の体軸に垂直な面内で複数の光源を保持する光源保持部を備えている請求項1から4のいずれか一項に記載の生体画像取得装置。  5. The biological image acquisition apparatus according to claim 1, wherein the light source device includes a light source holding unit that holds a plurality of light sources in a plane perpendicular to the body axis of the biological sample on the sample stage. . 前記光源は前記試料の外観像を取得するための試料を照明する光源である請求項1から5のいずれか一項に記載の生体画像取得装置。  The biological image acquisition device according to any one of claims 1 to 5, wherein the light source is a light source that illuminates a sample for acquiring an appearance image of the sample. 前記光源は、前記試料からの蛍光画像を撮像する際に試料を励起して蛍光を発生させるための励起光を発する励起光源であり、
前記撮像光学系は、蛍光画像を撮像する際に試料と前記二次元検出器との間に配置され、蛍光成分の波長帯域の光のみを透過させるフィルタを備えている請求項1から5のいずれか一項に記載の生体画像取得装置。
The light source is an excitation light source that emits excitation light for generating fluorescence by exciting the sample when capturing a fluorescent image from the sample,
The said imaging optical system is arrange | positioned between the sample and the said two-dimensional detector, when imaging a fluorescence image, The filter which permeate | transmits only the light of the wavelength band of a fluorescence component is provided. The biological image acquisition device according to claim 1.
前記光源は、前記試料の外観像を取得するため試料を照明する光源及び/又は、前記試料からの蛍光画像を撮像する際に試料を励起して蛍光を発生させるための励起光を発する励起光源で構成される複数種の光源であり、当該複数種の光源は各々独立して点灯又は消灯することができる請求項1から7のいずれか一項に記載の生体画像取得装置。  The light source is a light source that illuminates the sample to obtain an appearance image of the sample and / or an excitation light source that emits excitation light for exciting the sample and generating fluorescence when capturing a fluorescent image from the sample. The biological image acquisition device according to claim 1, wherein the plurality of types of light sources can be turned on or off independently. 前記光源は、前記試料からの蛍光画像を撮像する際に試料を励起して蛍光を発生させるための励起光を発する励起光源で構成される複数種の光源であり、各光源はレーザダイオード又は発光ダイオードに、さらに光学フィルタをそれぞれのレーザダイオード又は発光ダイオードごとに重ねた構造を有する請求項1から5、7又は8のいずれか一項に記載の生体画像取得装置  The light sources are a plurality of types of light sources composed of excitation light sources that emit excitation light for generating fluorescence by exciting the sample when capturing a fluorescent image from the sample. The biological image acquisition device according to any one of claims 1 to 5, 7 or 8, further comprising a structure in which an optical filter is superimposed on each diode for each laser diode or light emitting diode. 前記光源保持部は前記試料台上の生体試料の体軸延長線上の点を中心とする円周上で前記光源を保持している請求項5から9のいずれか一項に記載の生体画像取得装置。  10. The biological image acquisition according to claim 5, wherein the light source holding unit holds the light source on a circumference centered on a point on a body axis extension line of the biological sample on the sample stage. apparatus. 前記円周は半径の異なる2以上の同心円周からなる請求項10に記載の生体画像取得装置  The biometric image acquisition apparatus according to claim 10, wherein the circumference includes two or more concentric circumferences having different radii. 前記光源装置は、前記光源保持部の前記光源を保持している前記円周の中心を軸として前記光源保持部を回転可能に支持する支持機構及び前記光源保持部を回転させる駆動機構をさらに備えている請求項10又は11に記載の生体画像取得装置。  The light source device further includes a support mechanism that rotatably supports the light source holding part about the circumference of the light source holding part that holds the light source, and a drive mechanism that rotates the light source holding part. The biological image acquisition device according to claim 10 or 11. 前記反射鏡は平面反射鏡を含む請求項に記載の生体画像取得装置。The living body image acquiring apparatus according to claim 1 , wherein the reflecting mirror includes a plane reflecting mirror. 前記撮像光学系は前記二次元検出器上に結像される複数の画像の光の光路長差を補正する補助結像レンズを含む請求項1から13のいずれか一項に記載の生体画像取得装置。The living body image acquisition according to any one of claims 1 to 13 , wherein the imaging optical system includes an auxiliary imaging lens that corrects a difference in optical path length of light of a plurality of images formed on the two-dimensional detector. apparatus. 前記反射鏡は凹面反射鏡を含む請求項1,13又は14に記載の生体画像取得装置。The reflector biometric image acquisition apparatus according to claim 1, 13 or 14 including a concave reflecting mirror. 前記凹面反射鏡は曲率中心が試料の側方でカメラの結像レンズから等しい距離の位置にくるように設定されている請求項15に記載の生体画像取得装置。The biological image acquiring apparatus according to claim 15 , wherein the concave reflecting mirror is set so that a center of curvature is located at a side of the sample and at an equal distance from an imaging lens of the camera. 前記光源装置は、白色光源、前記白色光源からの光のうち所定の波長帯域の光のみを選択的に透過させる波長選択フィルタ及び前記波長選択フィルタを透過した光を前記光源へ導くための光ファイバを備え、前記波長選択フィルタを透過する波長帯域を切り替えることによって前記光源から照射される光の波長帯域を選択するものである請求項1から16のいずれか一項に記載の生体画像取得装置。The light source device includes a white light source, a wavelength selection filter that selectively transmits only light in a predetermined wavelength band among the light from the white light source, and an optical fiber that guides the light transmitted through the wavelength selection filter to the light source the provided, biometric image obtaining apparatus according to any one of claims 1 and selects the wavelength band of light emitted 16 from the light source by switching the wavelength band transmitted through the wavelength selective filter.
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