JP2003270538A - 顕微鏡システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数の異なる観察法の切換えまたは同時使用に
簡単に対応できる顕微鏡システムを提供できる。 【解決手段】本発明の顕微鏡システムは、レーザー光源
（１）と、前記レーザー光源からのレーザービームの光
路を少なくとも２つに分割する光路分割部（２）と、前
記光路分割部で分割された光路上の各レーザービームが
それぞれ入射される複数の光ファイバ（３，４）と、前
記複数の光ファイバを通った各レーザービームをそれぞ
れ使用する複数の異なる顕微鏡光学系と、を単一の顕微
鏡内に備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の異なる観察
法に対応可能な顕微鏡システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、生体細胞の機能解析が行われてい
る。これら細胞の機能解析で、特に、細胞膜の機能を観
察するために、細胞膜およびその近傍からのエバネッセ
ント蛍光画像を取得する全反射蛍光顕微鏡が注目されて
いる。

【０００３】特開平１０−２３１２２２号公報では、走
査型レーザー顕微鏡の一例を示している。この走査型レ
ーザー顕微鏡では、複数の蛍光色素に対応するために、
複数のレーザー光源から発振されるレーザービームを一
つのレーザービームに合成し、点光源として対物レンズ
を介して標本に対し走査しながら照射し、標本からの蛍
光または反射光の観察光を再び対物レンズを介して光検
出器で検出し、２次元の情報を得る。このような走査型
レーザー顕微鏡は、共焦点効果を利用することで、焦点
を合わせた面の情報のみが取得され、厚みのある標本の
スライス観察に有効な観察法として用いられている。

【０００４】一方、特開２００１−２７２６０６号公報
では、全反射蛍光顕微鏡の一例を示している。この全反
射蛍光顕微鏡では、レーザー光源から発振されたレーザ
ービームを光ファイバの出射端面から集光光学系を介し
て対物レンズの後側焦点位置に集光するとともに、対物
レンズからのレーザービームを光軸に対し傾かせて射出
させ標本を照明することで、エバネッセント光による蛍
光観察を可能にしている。このような全反射蛍光顕微鏡
は、照明範囲が光源として使用するレーザーの波長程度
の深さに限られるので、バックグラウンドとなる蛍光が
非常に少なく、細胞膜表面の観察やカバーガラス表面付
近に局在する蛍光色素一分子の観察などに有効な観察法
として用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、これら走査
型レーザー顕微鏡および全反射蛍光顕微鏡は、光ファイ
バを使用しているが、それぞれの顕微鏡は、一つの観察
法にしか対応していない。このため、例えば、蛍光色素
で標識された一つの標本の蛍光観察を共焦点走査型レー
ザー顕微鏡と全反射蛍光顕微鏡とを用いて観察するよう
な場合は、標本を各顕微鏡間で移動させなければならな
い。このため、特に、標本上の同じ位置の状態を観察す
るようなときは、各装置において、標本上の同じ位置を
探し出すのに極めて難しい作業が強いられるという問題
が生じる。

【０００６】本発明の目的は、複数の異なる観察法の切
換えまたは同時使用に簡単に対応できる顕微鏡システム
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】課題を解決し目的を達成
するために、本発明の顕微鏡システムは以下の如く構成
されている。

【０００８】本発明の顕微鏡システムは、レーザー光源
と、前記レーザー光源からのレーザービームの光路を少
なくとも２つに分割する光路分割部と、前記光路分割部
で分割された光路上の各レーザービームがそれぞれ入射
される複数の光ファイバと、前記複数の光ファイバを通
った各レーザービームをそれぞれ使用する複数の異なる
顕微鏡光学系と、を単一の顕微鏡内に備えている。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００１０】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施の形態に係る顕微鏡システムの概略構成を示す
図である。レーザー光源１から発せられるレーザービー
ムの光路上には、光路分割部材としてのビーム分割用の
ビームスプリッタ２が配置されている。このビームスプ
リッタ２は、レーザー光源１から発せられるレーザービ
ームを、５０％を透過、５０％を反射するよう分割す
る。

【００１１】ビームスプリッタ２の反射光路上には、光
遮蔽部材としてのシャッター２５、集光レンズ３０１、
およびシングルモードの光ファイバ３の入射端３ａが配
置されている。ビームスプリッタ２で反射し集光レンズ
３０１により集光されたレーザービームは、入射端３ａ
に入射される。シャッター２５は制御部１００の制御に
より開閉される。

【００１２】また、ビームスプリッタ２の透過光路上に
は、光遮蔽部材としてのシャッター２６、集光レンズ３
０２、およびシングルモードの光ファイバ４の入射端４
ａが配置されている。ビームスプリッタ２を透過し集光
レンズ３０２により集光されたレーザービームは、入射
端４ａに入射される。シャッター２６は制御部１００の
制御により開閉される。

【００１３】シャッター２５，２６は、レーザー光源１
から発せられるレーザービームを遮蔽する。図１の顕微
鏡システムを共焦点走査型レーザー顕微鏡として使用す
るときは、シャッター２５は開放され、シャッター２６
は閉じられる。全反射蛍光顕微鏡として使用するとき
は、シャッター２５は閉じられ、シャッター２６は開放
される。いずれの顕微鏡としても使用しないときは、シ
ャッター２５、２６の両方が閉じられる。

【００１４】光ファイバ３の出射端３ｂの光路上には、
第１の観察法としての共焦点走査型レーザー顕微鏡（Ｌ
ＳＭ）を構成する光学系（顕微鏡光学系）が配置されて
いる。この光学系では、光ファイバ３の出射端３ｂから
出射されるレーザービームの光路上に、コリメートレン
ズ５とダイクロイックミラー６が配置されている。ダイ
クロイックミラー６の反射光路上には、ＸＹスキャナ
７、瞳投影レンズ８、およびミラー９が配置されてい
る。さらに、ミラー９の反射光路上には、結像レンズ１
０、観察光学系を構成する対物レンズ１１、および標本
１２が配置されている。ミラー９は、アクチュエータを
備えた挿脱機構２０１により光路に対して挿脱可能であ
る。挿脱機構２０１は、制御部１００の制御により駆動
される。

【００１５】光ファイバ３の出射端３ｂから出射された
レーザービームは、コリメートレンズ５で平行光束に変
換されダイクロイックミラー６で反射し、さらにＸＹス
キャナ７から出射したレーザービームは、瞳投影レンズ
８を通過してミラー９で反射し、結像レンズ１０を通過
して対物レンズ１１により標本１２上に集光され、スキ
ャンされる。この場合、ミラー９は、光路上に挿入され
ている。

【００１６】標本１２上からの蛍光および反射光は、上
述した光路を逆にたどり、すなわち対物レンズ１１、結
像レンズ１０、ミラー９、瞳投影レンズ８、およびＸＹ
スキャナ７を介してダイクロイックミラー６に入射され
る。

【００１７】ダイクロイックミラー６の透過光路上に
は、ミラー４０１，４０２、ダイクロイックミラー１３
ａ、およびミラー１３ｂが配置されている。ダイクロイ
ックミラー６は、レーザービームより長波長である蛍光
を透過し、標本１２からの反射光であるレーザービーム
を反射する。ダイクロイックミラー６を通過した標本１
２からの蛍光は、ミラー４０１，４０２を介して、波長
ごとにダイクロイックミラー１３ａで分光される。

【００１８】ダイクロイックミラー１３ａの反射光路上
には、吸収フィルタ１４ａ、コンフォーカルレンズ１５
ａ、標本１２と光学的に共役な位置に設けられる共焦点
絞り１６ａ、および検出器１７ａが配置されている。吸
収フィルタ１４ａを通過した標本１２からの蛍光は、コ
ンフォーカルレンズ１５ａで集光され、共焦点絞り１６
ａを通過して検出器１７ａで検出される。

【００１９】同様に、ミラー１３ｂの反射光路上には、
吸収フィルタ１４ｂ、コンフォーカルレンズ１５ｂ、標
本１２と光学的に共役な位置に設けられる共焦点絞り１
６ｂ、および検出器１７ｂが配置されている。ダイクロ
イックミラー１３ａを通過した標本１２からの蛍光は、
吸収フィルタ１４ｂを通過し、コンフォーカルレンズ１
５ｂで集光され、共焦点絞り１６ｂを通過して検出器１
７ｂで検出される。

【００２０】一方、光ファイバ４の出射端４ｂの光路上
には、第２の観察法としての全反射蛍光顕微鏡を構成す
る光学系（顕微鏡光学系）が配置されている。この光学
系では、光ファイバ４の出射端４ｂは、対物レンズ１１
の後側焦点位置１８と共役になるように配置される。ま
た、光ファイバ４の出射端４ｂから出射されるレーザー
ビームの光路上に、落射照明投光管２１内の光学系２１
ａ、およびダイクロイックミラー２２が配置されてい
る。出射端４ｂから出射されたレーザービームは、落射
照明投光管２１内の光学系２１ａを通過し、ダイクロイ
ックミラー２２で対物レンズ１１へ向けて反射され、対
物レンズ１１の後側焦点位置１８に集光される。ダイク
ロイックミラー２２は、アクチュエータを備えた挿脱機
構２０２により光路に対して挿脱可能である。挿脱機構
２０２は、制御部１００の制御により駆動される。

【００２１】光ファイバ４の出射端４ｂは、アクチュエ
ータを備えた移動機構２０３により光学系２１ａの光軸
２０に対して垂直方向へ移動可能である。移動機構２０
３は、制御部１００の制御により駆動される。この光フ
ァイバ４の出射端４ｂの位置を光軸２０に対し垂直方向
に移動させ、対物レンズ１１から出射される平行光束を
標本１２に対して傾かせて入射させるとともに、この時
の入射角を所定角度に調整する。これにより、標本１２
もしくはカバーガラスの境界で全反射が生じ、ごく一部
のレーザービームがエバネッセント光（エバネッセント
場）として、標本１２側へ染み出る。

【００２２】このエバネッセント光による標本１２の境
界付近の蛍光は、対物レンズ１１、ダイクロイックミラ
ー２２、結像レンズ１０、および吸収フィルタ２３を通
過して、撮像素子２４（例えばＣＣＤカメラ）により撮
像される。この場合、ミラー９は、光路上から外されて
いる。

【００２３】本第１の実施の形態のダイクロイックミラ
ー２２は、標本１２が単色の蛍光色素で染色されている
とき、または標本１２が多重染色されているが単色の蛍
光色素のみを観察するときに、第２の観察法すなわちエ
バネッセント光による蛍光観察を行なうのに必要な特性
を有している。すなわちダイクロイックミラー２２は、
光ファイバ４の出射端４ｂから出射される励起波長のレ
ーザービームを反射し、標本１２からの蛍光（出射端４
ｂから出射された励起波長のレーザービームにより励起
された蛍光）を透過する波長特性を有する。

【００２４】以上のような構成をなす顕微鏡システムを
共焦点走査型レーザー顕微鏡として使用する場合、シャ
ッター２５は開放され、シャッター２６は閉じられる。
ミラー９は挿脱機構２０１により光路中に挿入される。
ダイクロイックミラー２２は挿脱機構２０２により光路
から外される。この状態で、レーザー光源１から発せら
れたレーザービームは、ビームスプリッタ２で反射さ
れ、集光レンズ３０１を介して光ファイバ３の入射端３
ａに入射される。また、光ファイバ３の出射端３ｂから
出射されたレーザービームは、コリメートレンズ５で平
行光束に変換され、ダイクロイックミラー６で反射さ
れ、さらにＸＹスキャナ７、瞳投影レンズ８を通過して
ミラー９で反射し、結像レンズ１０を通過して対物レン
ズ１１により標本１２上に集光され、スキャンされる。

【００２５】標本１２上からの蛍光および反射光は、上
述した光路を逆にたどり、レーザービームより長波長で
ある蛍光のみがダイクロイックミラー６を透過し、ミラ
ー４０１，４０２を介して、波長ごとにダイクロイック
ミラー１３ａで分光される。ダイクロイックミラー１３
ａで反射された波長領域の蛍光は、吸収フィルタ１４
ａ、コンフォーカルレンズ１５ａ、および共焦点絞り１
６ａを介して検出器１７ａで検出され、２次元画像とし
て取得される。同時に、ダイクロイックミラー１３ａを
透過した波長領域の蛍光は、ミラー１３ｂ、吸収フィル
タ１４ｂ、コンフォーカルレンズ１５ｂ、および共焦点
絞り１６ｂを介して検出器１７ｂで検出され、２次元画
像として取得される。

【００２６】一方、顕微鏡システムを全反射蛍光顕微鏡
として使用する場合、シャッター２５は閉じられ、シャ
ッター２６は開放される。ミラー９は挿脱機構２０１に
より光路中から外される。ダイクロイックミラー２２は
挿脱機構２０２により光路中に挿入される。この状態
で、レーザー光源１から発せられたレーザービームは、
ビームスプリッタ２を透過し、集光レンズ３０２を介し
て光ファイバ４の入射端４ａに入射される。また、光フ
ァイバ４の出射端４ｂから出射されたレーザービーム
は、落射照明投光管２１内の光学系２１ａを通過し、ダ
イクロイックミラー２２で対物レンズ１１へ向けて反射
され、対物レンズ１１の後側焦点位置１８に集光され
る。

【００２７】この状態で、光ファイバ４の出射端４ｂ
を、移動機構２０３により光学系２１ａの光軸２０に対
し垂直方向に移動させ、対物レンズ１１から標本１２に
対し傾いて入射されるレーザー光の入射角を調整する。
これにより、標本１２もしくはカバーガラスの境界で全
反射を生じさせ、エバネッセント光を標本１２側へ染み
出るように発生させる。このエバネッセント光による標
本１２の境界付近の蛍光は、対物レンズ１１、ダイクロ
イックミラー２２、結像レンズ１０、及び吸収フィルタ
２３を通過し、撮像素子２４（例えばＣＣＤカメラ）に
より撮像される。

【００２８】また、顕微鏡システムを共焦点走査型レー
ザー顕微鏡と全反射蛍光顕微鏡のいずれとしても使用し
ない場合、シャッター２５，２６の両方を閉じる。こう
すれば、レーザービームによって標本１２が退色するの
を防止することができる。

【００２９】本第１の実施の形態によれば、顕微鏡シス
テムを共焦点走査型レーザー顕微鏡および全反射蛍光顕
微鏡のいずれとして使用する場合も、対物レンズ１１に
より構成される観察光学系は共通に用いられる。よっ
て、例えば、蛍光色素で標識された一つの標本１２から
の蛍光を共焦点走査型レーザー顕微鏡と全反射蛍光顕微
鏡の双方の観察法を用いて観察するような場合も、標本
１２を別体の顕微鏡へ移動させる必要が全くなくなる。
これにより、標本１２上の同じ位置の状態を異なる観察
法で観察するような場合に、同一の顕微鏡システムにて
観察法を切換えるだけで精度の高い観察を行なうことが
できる。

【００３０】従来では、共焦点走査型レーザー顕微鏡と
全反射蛍光顕微鏡とは、それぞれ別体の顕微鏡として用
いられていた。この場合、各顕微鏡で同じ波長のレーザ
ービームを有するレーザー光源が必要となるが、このレ
ーザー光源を各顕微鏡毎に１セットずつ用意しなければ
ならず、経済的に極めて不利になってしまう。そこで、
一つのレーザー光源を各顕微鏡で共有することも考えら
れる。この場合は、レーザー光源からの光ファイバを、
使用する顕微鏡毎に接続し直すことになるが、レーザー
光を照明として標本に導くためには、光軸の再調整が必
要となる。しかし、これら走査型レーザー顕微鏡と全反
射蛍光顕微鏡に用いられる光ファイバは、通常シングル
モードファイバであり、コア径が数ミクロンと極めて小
さいため、ユーザーが光軸調整を行うのは極めて困難で
ある。

【００３１】これに対して本第１の実施の形態では、ビ
ームスプリッタ２で分割されたレーザー光源１からのレ
ーザービームを、それぞれ光ファイバ３，４を介して共
焦点走査型レーザー顕微鏡および全反射蛍光顕微鏡を構
成する光学系に導入し、それぞれの観察法の光源として
用いる。これにより、前述したように各顕微鏡毎にレー
ザー光源を１セットずつ用意するのに比べて、レーザー
光源を共有化できるため、顕微鏡システム全体を小型化
できるとともに、経済的にも極めて有利になる。

【００３２】さらに本第１の実施の形態では、レーザー
光源１に対するビームスプリッタ２の位置は固定されて
おり、観察法を切換えた時の光ファイバ３，４の入射端
３ａ，４ａに対するレーザービームの位置ズレは全く無
い。このため、前述したように観察法を切換えるたびに
光軸の再調整を必要とするものと比べて、これらの困難
な作業を省略できるとともに、常に安定した光量を各顕
微鏡に供給することができる。

【００３３】さらにまた、共焦点走査型レーザー顕微鏡
および全反射蛍光顕微鏡、すなわち観察用途の異なる光
学系を一つのシステムとして備えることができるので、
目的に合った観察法に容易に対応できる。また、レーザ
ー光源および観察光学系を各観察法に共通に使用できる
ため、システムのスペースを削減でき、レイアウトの自
由度が増すとともに、コストの低減化を図ることができ
る。

【００３４】（第２の実施の形態）図２は、本発明の第
２の実施の形態に係る顕微鏡システムの概略構成を示す
図である。図２において図１と同一な部分には同符号を
付している。

【００３５】レーザー光源１から発せられるレーザービ
ームの光路上には、ミラー２７が配置されている。この
ミラー２７は、アクチュエータを備えた挿脱機構２０４
により、レーザー光源１の光軸に対して垂直な方向（図
示矢印方向）へ移動可能、すなわち光路に対し挿脱可能
である。挿脱機構２０４は、制御部１００の制御により
駆動される。ミラー２７を光路に挿入した状態では、レ
ーザー光源１からのレーザービームはミラー２７で反射
し、集光レンズ３０１を介して光ファイバ３の入射端３
ａに入射される。また、ミラー２７を光路から外した状
態では、レーザー光源１からのレーザービームは直接集
光レンズ３０２を介して光ファイバ４の入射端４ａに入
射される。図２におけるその他の構成は図１と同じであ
る。

【００３６】本第２の実施の形態のダイクロイックミラ
ー２２は、上記第１の実施の形態のものと同じ特性を有
している。

【００３７】本第２の実施の形態によれば、ミラー２７
を光路に挿入すると、光ファイバ３の入射端３ａにレー
ザー光源１からのレーザービームが導入されるため、レ
ーザー光源１を第１の実施の形態で述べた共焦点走査型
レーザー顕微鏡の光源として用いることができる。ま
た、ミラー２７を光路から外すと、光ファイバ４の入射
端４ａに直接レーザー光源１からのレーザービームが導
入されるため、レーザー光源１を第１の実施の形態で述
べた全反射蛍光顕微鏡の光源として用いることができ
る。

【００３８】したがって、このような移動可能なミラー
２７を用いることにより、一つのレーザー光源を二つの
異なる観察法の光源として切換えて使用することが可能
になる。また、レーザー光源からのレーザービームを分
割する光路分割部材を用いないため、レーザービームを
その強度を減少させることなく、それぞれの観察法に使
用することができる。

【００３９】（第３の実施の形態）図３は、本発明の第
３の実施の形態に係る顕微鏡システムの概略構成を示す
図である。図３において図１，図２と同一な部分には同
符号を付している。

【００４０】図３では、レーザー光源として、多波長の
発振線を有するレーザー光源２９と単波長の発振線を有
するレーザー光源３０とが用いられている。レーザー光
源２９は、例えばアルゴンレーザーであり、４５７．９
ｎｍ、４８８ｎｍ、５１４．５ｎｍの３本の発振線を有
する。レーザー光源３０は、例えば、ヘリウムネオンレ
ーザーであり、５４３ｎｍの発振線を有する。

【００４１】レーザー光源２９から発せられるレーザー
ビームの光路上には、光路合成部材としてのビーム合成
用のダイクロイックミラー３１とビーム分割用のビーム
スプリッタ２とが配置されている。レーザー光源３０か
ら発せられるレーザービームの光路上には、ミラー３０
４が配置されている。ダイクロイックミラー３１は、レ
ーザー光源２９，３０からのレーザービームを合成し、
１つの光路を介してビームスプリッタ２に入射させる。

【００４２】ビームスプリッタ２の反射光路上には、ビ
ームスプリッタ２と集光レンズ３０１との間にＡＯＴＦ
（音響光学可変波長フィルタ）３２が配置されている。
また、ビームスプリッタ２の透過光路上には、ビームス
プリッタ２と集光レンズ３０２との間にＡＯＴＦ３３が
配置されている。ＡＯＴＦ３２，３３は、複数本の発振
線に対する選択フィルターとして働く。ＡＯＴＦ３２，
３３の動作は、制御部１００によって制御される。ＡＯ
ＴＦ３２，３３にて、それぞれＲＦ電圧を選択的に印加
することで、その周波数に対応する発振線が各光ファイ
バ３，４へ導入される発振線として選択される。これに
より、共焦点走査型レーザー顕微鏡と全反射蛍光顕微鏡
でのそれぞれ異なる波長のレーザービームによる同時観
察を実現できる。

【００４３】本第３の実施の形態のダイクロイックミラ
ー２２は、標本１２が多重染色されているときに、異な
る励起波長のレーザービームを用いて、第１の観察法す
なわちＬＳＭによる蛍光観察と第２の観察法すなわちエ
バネッセント光による蛍光観察とを同時に行なうのに必
要な特性を有している。すなわちダイクロイックミラー
２２は、光ファイバ４の出射端４ｂから出射される励起
波長のレーザービームを反射し、標本１２からの蛍光
（出射端４ｂから出射された励起波長のレーザービーム
により励起された蛍光）を透過する波長特性を有すると
ともに、光ファイバ３の出射端３ｂから出射される励起
波長のレーザービームを透過し、標本１２からの蛍光
（出射端３ｂから出射された励起波長のレーザービーム
により励起された蛍光）を透過する波長特性を有する。
図３におけるその他の構成は図１と同じである。

【００４４】以上のような構成をなす顕微鏡システムを
共焦点走査型レーザー顕微鏡として使用する場合、ミラ
ー９は挿脱機構２０１により光路に挿入される。ダイク
ロイックミラー２２は挿脱機構２０２により光路から外
される。この状態で、レーザー光源２９，３０から発せ
られたレーザービーム（４５７．９ｎｍ、４８８ｎｍ、
５１４．５ｎｍ、及び５４３ｎｍの発振線）は、ＡＯＴ
Ｆ３２により波長４８８ｎｍの発振線が選択され、光フ
ァイバ３等を介して標本１２へ照射される。このとき、
ＡＯＴＦ３３では波長４８８ｎｍの発振線は選択されな
い。そして、ＦＩＴＣ（蛍光波長５２０ｎｍ程度）とＴ
ＲＩＴＣ（蛍光波長５８５ｎｍ程度）で多重染色された
標本１２では、波長４８８ｎｍの発振線（励起光）に対
応した蛍光が励起される。

【００４５】標本１２からの５６０ｎｍ未満の波長であ
るＦＩＴＣの蛍光を含むビームは、ミラー９にて共焦点
走査型レーザー顕微鏡用の光路側へ反射する。ＦＩＴＣ
の蛍光は、検出器１７ａ，１７ｂで検出される。

【００４６】上記のような構成をなす顕微鏡システムを
全反射蛍光顕微鏡として使用する場合、ミラー９は挿脱
機構２０１により光路から外される。ダイクロイックミ
ラー２２は挿脱機構２０２により光路に挿入される。こ
の状態で、レーザー光源２９，３０から発せられたレー
ザービーム（４５７．９ｎｍ、４８８ｎｍ、５１４．５
ｎｍ、及び５４３ｎｍの発振線）は、ＡＯＴＦ３３によ
り波長５４３ｎｍの発振線が選択され、光ファイバ４等
を介して標本１２へ照射される。このとき、ＡＯＴＦ３
２では波長５４３ｎｍの発振線は選択されない。そし
て、ＦＩＴＣ（蛍光波長５２０ｎｍ程度）とＴＲＩＴＣ
（蛍光波長５８５ｎｍ程度）で多重染色された標本１２
では、波長６４３ｎｍの発振線（励起光）に対応した蛍
光が励起される。

【００４７】標本１２からの５６０ｎｍ以上の波長であ
るＴＲＩＴＣの蛍光を含むビームは、撮像素子２４によ
り検出される。

【００４８】上記のような構成をなす顕微鏡システムを
共焦点走査型レーザー顕微鏡および全反射蛍光顕微鏡と
して同時に使用する場合、上述したミラー９の代わり
に、ダイクロイックミラー９’を用いる。ダイクロイッ
クミラー９’は、５６０ｎｍ未満の波長のビームを反射
し、それ以上の波長のビームを透過する。ダイクロイッ
クミラー９’は挿脱機構２０１により光路に挿入され
る。ダイクロイックミラー２２は挿脱機構２０２により
光路に挿入される。

【００４９】この状態で、レーザー光源２９，３０から
発せられたレーザービーム（４５７．９ｎｍ、４８８ｎ
ｍ、５１４．５ｎｍ、及び５４３ｎｍの発振線）は、Ａ
ＯＴＦ３２により共焦点走査型レーザー顕微鏡用として
波長４８８ｎｍの発振線が選択され、この発振線が光フ
ァイバ３等を介してダイクロイックミラー９’で反射
し、ダイクロイックミラー２２を透過し、標本１２へ照
射されるとともに、ＡＯＴＦ３３により全反射蛍光顕微
鏡用として波長５４３ｎｍの発振線が選択され、この発
振線が光ファイバ４等を介してダイクロイックミラー２
２で反射し、標本１２へ照射される。そして、ＦＩＴＣ
（蛍光波長５２０ｎｍ程度）とＴＲＩＴＣ（蛍光波長５
８５ｎｍ程度）で多重染色された標本１２では、それぞ
れの発振線（励起光）に対応した蛍光が励起される。

【００５０】標本１２からのこれらの蛍光が、ダイクロ
イックミラー２２を透過し、ダイクロイックミラー９’
で分光される。５６０ｎｍ未満の波長であるＦＩＴＣの
蛍光を含むビームは、ダイクロイックミラー９’にて共
焦点走査型レーザー顕微鏡用の光路側へ反射する。５６
０ｎｍ以上の波長であるＴＲＩＴＣの蛍光を含むビーム
は、ダイクロイックミラー９’を全反射蛍光顕微鏡用の
光路側へ透過する。これら分光された蛍光は、検出器１
７ａ，１７ｂおよび撮像素子２４により同時に検出され
る。

【００５１】本第３の実施の形態によれば、複数のレー
ザー光源を備えて発振線を選択的に使用でき、共焦点走
査型レーザー顕微鏡と全反射蛍光顕微鏡とでそれぞれ異
なる波長のレーザービームを個別に、または同時に使用
できる。これにより、多重染色の標本の同時観察を実現
できる。

【００５２】（第４の実施の形態）図４は、本発明の第
４の実施の形態に係る顕微鏡システムの概略構成を示す
図である。図４において図１〜図３と同一な部分には同
符号を付している。

【００５３】図４でも図３と同様に、レーザー光源とし
て、多波長の発振線を有するレーザー光源（アルゴンレ
ーザー）２９と単波長のレーザー光源(ヘリウムネオン
レーザー)３０とが用いられている。

【００５４】レーザー光源２９から発せられるレーザー
ビームの光路上には、ビーム合成用のダイクロイックミ
ラー３４が配置されている。レーザー光源３０から発せ
られるレーザービームの光路上には、ミラー３０４が配
置されている。ダイクロイックミラー３４は、レーザー
光源２９，３０からのレーザービームをビーム合成し、
ビームスプリッタ３５に入射させる。

【００５５】ダイクロイックミラー３４により合成され
たビームの光路上には、ビームスプリッタ３５が配置さ
れている。このビームスプリッタ３５は、ダイクロイッ
クミラー３４からのレーザービームを、３０％を透過、
７０％を反射するよう分割する。ビームスプリッタ３５
の透過光路上には、ＡＯＴＦ３２、集光レンズ３０１、
およびシングルモードの光ファイバ３の入射端３ａが配
置されている。ビームスプリッタ３５を透過したレーザ
ービームはＡＯＴＦ３２に入射する。ＡＯＴＦ３２で選
択された波長のレーザービームは、集光レンズ３０１を
介して光ファイバ３の入射端３ａに入射する。

【００５６】ビームスプリッタ３５の反射光路上には、
ビームスプリッタ３６とミラー３６１が配置されてい
る。このビームスプリッタ３６は、ビームスプリッタ３
５からのレーザービームを、５０％を透過、５０％を反
射するよう分割する。ビームスプリッタ３６の反射光路
上には、ＡＯＴＦ３３、集光レンズ３０２、およびシン
グルモードの光ファイバ４の入射端４ａが配置されてい
る。ビームスプリッタ３６で反射したレーザービームは
ＡＯＴＦ３３に入射する。ＡＯＴＦ３３で選択された波
長のレーザービームは、集光レンズ３０２を介して光フ
ァイバ４の入射端４ａに入射する。

【００５７】ミラー３６１の反射光路上には、ＡＯＴＦ
３７、集光レンズ３０３、および光ファイバ３８の入射
端３８ａが配置されている。ビームスプリッタ３６１で
反射したレーザービームはＡＯＴＦ３７に入射する。Ａ
ＯＴＦ３７で選択された波長のレーザービームは、集光
レンズ３０３を介して光ファイバ３８の入射端３８ａに
入射する。なお、ＡＯＴＦ３２，３３，３７の動作は、
制御部１００によって制御される。

【００５８】光ファイバ３８の出射端３８ｂの光路上に
は、第３の観察法としての、共焦点スキャナにより共焦
点ディスクスキャン顕微鏡を構成する光学系（顕微鏡光
学系）が配置されている。この共焦点スキャナは、マル
チピンホールによる共焦点効果を利用した光スキャナで
あり、リアルタイムでの標本のスライス画像の観察を可
能とする。

【００５９】光ファイバ３８の出射端３８ｂから出射さ
れるレーザービームの光路上には、レーザービームの径
を所定径に拡大し平行光束化するビームエクスパンダー
３９、マイクロレンズ４０ａを有するマイクロレンズア
レイディスク４０、および標本１２と光学的に共役な位
置のピンホール４１ａを有するピンホールディスク４１
が配置されている。なお、マイクロレンズアレイディス
ク４０とピンホールディスク４１には、それぞれ例えば
特開平９−８０３１５号公報に示される如きマイクロレ
ンズアレイディスクとニポウディスクを用いることがで
きる。また、ピンホールディスク４１の代わりに、国際
公開番号ＷＯ０１／６７１５５号に示される如き縞ディ
スク（スリットディスク）を用いることもできる。

【００６０】光ファイバ３８の出射端３８ｂから出射さ
れたレーザービームは、ビーム径をビームエクスパンダ
ー３９で所定径に拡大され、平行光束化される。この平
行光束に変換されたレーザービームは、マイクロレンズ
アレイディスク４０のマイクロレンズ４０ａを介して、
マイクロレンズ４０ａに対応して配置されたピンホール
ディスク４１上のピンホール４１ａに集光される。な
お、マイクロレンズアレイディスク４０とピンホールデ
ィスク４１とは、共通の軸４２を中心に一体化して回転
する。

【００６１】ピンホールディスク４１のピンホール４１
ａを通過するレーザービームの光路上には、結像レンズ
１０、対物レンズ１１、および標本１２が配置されてい
る。なお、共焦点スキャナを使用する場合、後述するよ
うにミラー９とミラー４６は、光路上から外されてい
る。ピンホールディスク４１のピンホール４１ａを通過
したレーザービームは、結像レンズ１０、対物レンズ１
１を通過して、標本１２上に集光される。

【００６２】標本１２からの蛍光および反射光は、対物
レンズ１１と結像レンズ１０を通過してピンホールディ
スク４１上のピンホール４１ａに到達する。このとき、
ピンホール４１ａは標本１２と光学的に共役な位置に配
置されているので、ピンホール４１ａにより、共焦点効
果が得られる。

【００６３】マイクロレンズアレイディスク４０とピン
ホールディスク４１との間には、ダイクロイックミラー
４３が配置されている。ピンホール４１ａを通過した光
線は、ダイクロイックミラー４３により分光される。ダ
イクロイックミラー４３では、標本１２からの蛍光のみ
が反射される。また、ダイクロイックミラー４３の反射
光路上には、集光レンズ４４と撮像素子（例えばＣＣＤ
カメラ）４５が配置されている。ダイクロイックミラー
４３を反射した標本１２からの蛍光は、集光レンズ４４
を介して撮像素子４５の撮像面に集光され、共焦点画像
が撮像される。

【００６４】さらに、結像レンズ１０とミラー９との間
の光路上には、ミラー４６が配置されている。ミラー４
６は、アクチュエータを備えた挿脱機構２０５により光
路に対して挿脱可能である。挿脱機構２０５は、制御部
１００の制御により駆動される。このミラー４６は、顕
微鏡システムを全反射蛍光顕微鏡として使用する場合
に、挿脱機構２０５により光路上に挿入され、エバネッ
セント光による標本１２の境界付近の蛍光を反射する。
ミラー４６で反射した蛍光は、吸収フィルタ２３を介し
て撮像素子２４（例えばＣＣＤカメラ）により撮像され
る。

【００６５】ミラー４６は、顕微鏡システムを共焦点走
査型レーザー顕微鏡として使用する場合、または共焦点
スキャナを使用する場合に、挿脱機構２０５により光路
上から外される。ミラー９は、顕微鏡システムを共焦点
走査型レーザー顕微鏡として使用する場合に挿脱機構２
０１により光路上に挿入され、共焦点スキャナを使用す
る場合に挿脱機構２０１により光路上から外される。

【００６６】このようにミラー９とミラー４６は、顕微
鏡システムで用いる観察法に応じて適宜光路上に挿脱さ
れる。これにより顕微鏡システムを、共焦点走査型レー
ザー顕微鏡、全反射蛍光顕微鏡、または共焦点スキャナ
として用いることができる。

【００６７】本第４の実施の形態のダイクロイックミラ
ー２２は、標本１２が多重染色されているときに、異な
る励起波長のレーザービームを用いて、第１の観察法す
なわちＬＳＭによる蛍光観察と第２の観察法すなわちエ
バネッセント光による蛍光観察と第３の観察法すなわち
共焦点スキャナによる蛍光観察とを同時に行なうのに必
要な特性を有している。すなわちダイクロイックミラー
２２は、光ファイバ４の出射端４ｂから出射される励起
波長のレーザービームを反射し、標本１２からの蛍光
（出射端４ｂから出射された励起波長のレーザービーム
により励起された蛍光）を透過する波長特性を有すると
ともに、光ファイバ３の出射端３ｂから出射される励起
波長のレーザービームを透過し、標本１２からの蛍光
（出射端３ｂから出射された励起波長のレーザービーム
により励起された蛍光）を透過する波長特性を有し、か
つ光ファイバ３８の出射端３８ｂから出射される励起波
長のレーザービームを透過し、標本１２からの蛍光（出
射端３８ｂから出射された励起波長のレーザービームに
より励起された蛍光）を透過する波長特性を有する。よ
って、ダイクロイックミラー２２を光路上に常時挿入し
た状態で、顕微鏡システムを、共焦点走査型レーザー顕
微鏡、全反射蛍光顕微鏡、または共焦点スキャナとして
用いることができる。図４におけるその他の構成は図１
と同じである。

【００６８】なお、ミラー９，４６をそれぞれ図示しな
い所定のダイクロイックミラーに代えてもよい。ミラー
９に代わるダイクロイックミラーは、共焦点走査型レー
ザー顕微鏡に係るレーザービームと蛍光を反射し、共焦
点スキャナに係るレーザービームと蛍光を透過する。ミ
ラー４６に代わるダイクロイックミラーは、全反射蛍光
顕微鏡に係る蛍光を反射し、共焦点走査型レーザー顕微
鏡と共焦点スキャナに係るレーザービームと蛍光を透過
する。これにより、各観察像の同時観察が可能になる。

【００６９】本第４の実施の形態によれば、レーザー光
源２９，３０からのレーザービームを３本のレーザービ
ームに分岐して各観察法の光源として用いる。また、共
焦点走査型レーザー顕微鏡、全反射蛍光顕微鏡に加え、
さらに共焦点スキャナを観察用途の異なる光学系として
備えることができるので、目的に合った観察法に容易に
対応することができる。これにより、レーザー光源を共
通化できるため、システムのスペースを削減でき、レイ
アウトの自由度が増すとともに、コストの低減化を図る
ことができる。さらに、第３の実施の形態と同様に、異
なる波長のレーザービームを同時に各観察法の光源とし
て使用できるので、多重染色された標本の異なる染色毎
の蛍光観察が可能になる。

【００７０】本発明によれば、異なる観察法に対する観
察光学系の共通化を図ることができる。これにより、例
えば、蛍光色素で標識された一つの標本の蛍光を、異な
る観察法を用いて観察するような場合に、同一の顕微鏡
システムにて観察法を切換えるだけで精度の高い観察を
行なうことができる。

【００７１】また、本発明によれば、共通のレーザー光
源を異なる観察法の光源として用いることができるの
で、システム全体を小型化できるとともに、経済的にも
有利になる。

【００７２】さらに、本発明によれば、複数の異なる観
察法の光学系を一つのシステムとして備えることができ
るので、目的に合った観察法に容易に対応できる。

【００７３】さらにまた、本発明によれば、ビームスプ
リッタから光ファイバにレーザービームを導入する光路
中に光遮蔽部材を設け、実際に使用する観察法の光学系
へのみレーザービームを導入できるので、不必要なレー
ザービームによる標本の退色を防止することができる。

【００７４】以上述べたように本発明によれば、複数の
異なる観察法の切換えまたは同時使用に簡単に対応でき
る顕微鏡システムを提供できる。

【００７５】本発明は、上記実施の形態に限定されるも
のでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で
種々変形することが可能である。

【００７６】上記第１の実施の形態の図１では、光ファ
イバ３の出射端３ｂの光路上に、第１の観察法としての
共焦点走査型レーザー顕微鏡を構成する光学系を配置
し、光ファイバ４の出射端４ｂの光路上に、第２の観察
法としての全反射蛍光顕微鏡を構成する光学系を配置し
た。例えば、光ファイバ３の出射端３ｂの光路上に、第
１の観察法としての共焦点走査型レーザー顕微鏡を構成
する光学系を配置し、光ファイバ４の出射端４ｂの光路
上に、第３の観察法としての共焦点ディスクスキャン顕
微鏡を構成する光学系を配置してもよい。また、光ファ
イバ３の出射端３ｂの光路上に、第３の観察法としての
共焦点ディスクスキャン顕微鏡を構成する光学系を配置
し、光ファイバ４の出射端４ｂの光路上に、第２の観察
法としての全反射蛍光顕微鏡を構成する光学系を配置し
てもよい。

【００７７】なお、本発明は上記各実施の形態のみに限
定されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施で
きる。

【００７８】

【発明の効果】本発明によれば、複数の異なる観察法の
切換えまたは同時使用に簡単に対応できる顕微鏡システ
ムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る顕微鏡システ
ムの概略構成を示す図。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係る顕微鏡システ
ムの概略構成を示す図。

【図３】本発明の第３の実施の形態に係る顕微鏡システ
ムの概略構成を示す図。

【図４】本発明の第４の実施の形態に係る顕微鏡システ
ムの概略構成を示す図。

【符号の説明】

１…レーザー光源 ２…ビームスプリッタ ３，４…光
ファイバ ５…コリメートレンズ ６…ダイクロイックミラー ７
…ＸＹスキャナ ８…瞳投影レンズ ９…ミラー １０…結像レンズ １
１…対物レンズ １２…標本 ２１…落射照明投光管 ２２…ダイクロイ
ックミラー ２３…吸収フィルタ ２４…撮像素子 ２５…シャッタ
ー ２６…シャッター ２７…ミラー ３０…レーザー光源 ３１…ダイクロイックミラー ３２，３３，３７…ＡＯ
ＴＦ ３４…ダイクロイックミラー ３５，３６…ビームスプ
リッタ ３８…光ファイバ ３９…ビームエクスパンダー ４０…マイクロレンズアレイディスク ４１…ピンホー
ルディスク ４２…軸 ４３…ダイクロイックミラー ４４…集光レンズ ４５
…撮像素子 ４６…ミラー １００…制御部 ２０１，２０２，２０
４，２０５…挿脱機構 ２０３…移動機構 ３０１，３０２，３０３…集光レン
ズ ３０４…ミラー ４０１，４０２…ミラー

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザー光源と、 前記レーザー光源からのレーザービームの光路を少なく
   とも２つに分割する光路分割部と、 前記光路分割部で分割された光路上の各レーザービーム
   がそれぞれ入射される複数の光ファイバと、 前記複数の光ファイバを通った各レーザービームをそれ
   ぞれ使用する複数の異なる顕微鏡光学系と、 を単一の顕微鏡内に備えたことを特徴とする顕微鏡シス
   テム。
2. 【請求項２】 前記複数の異なる顕微鏡光学系は、共焦
   点走査型レーザー顕微鏡の光学系および全反射蛍光顕微
   鏡の光学系であることを特徴とする請求項１記載の顕微
   鏡システム。
3. 【請求項３】 前記複数の異なる顕微鏡光学系は、共焦
   点走査型レーザー顕微鏡の光学系および共焦点ディスク
   スキャン顕微鏡の光学系であることを特徴とする請求項
   １記載の顕微鏡システム。
4. 【請求項４】 前記複数の異なる顕微鏡光学系は、共焦
   点ディスクスキャン顕微鏡の光学系および全反射蛍光顕
   微鏡の光学系であることを特徴とする請求項１記載の顕
   微鏡システム。
5. 【請求項５】 前記光路分割部は、ビームスプリッタで
   あることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載
   の顕微鏡システム。
6. 【請求項６】 前記光路分割部で分割された光路上の各
   レーザービームをそれぞれ遮蔽する複数の光遮蔽部材を
   前記顕微鏡内に備えたことを特徴とする請求項５記載の
   顕微鏡システム。
7. 【請求項７】 前記光路分割部は、 レーザービームを反射する少なくとも一つの反射部材
   と、 前記反射部材を前記レーザー光源からのレーザービーム
   の光路上に挿脱する挿脱部と、 を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記
   載の顕微鏡システム。
8. 【請求項８】 前記レーザー光源と前記複数の光ファイ
   バとの間にそれぞれ設けられ、前記複数の光ファイバの
   各々に入射するレーザービームの波長を選択する複数の
   選択部材を前記顕微鏡内に備えたことを特徴とする請求
   項１乃至４のいずれかに記載の顕微鏡システム。
9. 【請求項９】 前記レーザー光源は、波長の異なる複数
   のレーザービームを出射し、さらに、 前記レーザー光源からの波長の異なる複数のレーザービ
   ームを合成する光路合成部材を前記顕微鏡内に備え、 前記光路合成部材で合成されたレーザービームの光路上
   に、前記光路分割部を配置したことを特徴とする請求項
   １乃至４のいずれかに記載の顕微鏡システム。
10. 【請求項１０】 波長の異なる複数のレーザービームを
    出射するレーザー光源と、 前記レーザー光源からの複数のレーザービームの光路を
    分割する光路分割部と、 前記光路分割部で分割された光路上の各レーザービーム
    がそれぞれ入射される複数の光ファイバと、 前記光路分割部と前記複数の光ファイバとの間にそれぞ
    れ設けられ、前記複数の光ファイバの各々に入射するレ
    ーザービームの波長を選択する複数の選択部材と、 前記複数の光ファイバを通った各レーザービームをそれ
    ぞれ使用する共焦点走査型レーザー顕微鏡の光学系およ
    び全反射蛍光顕微鏡の光学系と、 を単一の顕微鏡内に備えたことを特徴とする顕微鏡シス
    テム。