JP2004245979A

JP2004245979A - 蛍光顕微鏡

Info

Publication number: JP2004245979A
Application number: JP2003034432A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Miki; 雅之三木
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 2003-02-12
Filing date: 2003-02-12
Publication date: 2004-09-02

Abstract

【課題】試料に外光が入射しないように蛍光顕微鏡の全体又は一部を覆う遮光部材を備えた蛍光顕微鏡において、明視野透過照明用光源による明視野観察から蛍光落射用光源による蛍光観察に切り替える際に必要な操作の手間を省く。
【解決手段】遮光部材である暗箱と、暗箱の一部に設けられた開口部を開閉する蓋と、蓋による開口部の開閉状態を検出する開閉検出部５０と、蛍光落射用光源２２から試料ＳＰに至る光路を開閉するシャッター２２ａと、開閉検出部５０の出力信号に基づいてシャッター２２ａの駆動を制御する制御回路５１とを備える。制御回路５１は、開口部が閉じられているときに蛍光落射用光源２２からの光を通過させ、かつ、開口部が開けられているときに蛍光落射用光源２２からの光を遮るように、シャッター２２ａの駆動を制御する。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステージに載置された試料に対して特定の波長帯域の励起光を照射する蛍光落射用光源を備え、前記励起光によって前記試料から放射された蛍光を光学系で結像して観察する蛍光顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の蛍光顕微鏡では、特定の波長帯域の励起光を試料に照射し、試料に含まれる蛍光物質から放射される蛍光を光学系で結像して観察する。蛍光は励起光より波長が長いので、対物レンズと接眼レンズとの間に設けたダイクロイックミラーや吸収フィルタによって励起光と蛍光を分離し、蛍光のみが接眼レンズへ向かうようにする。
【０００３】
試料中の蛍光物質から放射される蛍光は励起光や外光に比べて強度が非常に低い。励起光の影響をできるだけ小さくするために、通常の照明光と異なり、励起光を上側から対物レンズを通して試料に照射する落射型の蛍光顕微鏡が一般的である。また、外光の影響を抑えて、試料の蛍光部分のみを良好なコントラストで観察できるようにするために、試料を含むステージ部分を覆う遮光部（箱体）を設けることが提案されている（例えば特開２００２−２０７１７７号公報参照）。あるいは、蛍光顕微鏡の全体を暗箱で覆った状態で蛍光観察を行ってもよい。
【０００４】
上記のように、蛍光顕微鏡の全体又は一部を覆うことによって試料に外光が入射しないようにすれば、部屋を暗くしないで観察を行うことができる。この場合に、暗箱又は遮光部材の一部に開閉自在の開口部を設け、この開口部から試料を出し入れすればよい。
【０００５】
また、ステージに載置された試料に対して透過照明光を照射するための明視野透過照明用光源を備えた蛍光顕微鏡もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような暗箱又は遮光部材の開口部を閉じた状態では試料が外部から見えなくなるので、対物レンズと試料との位置関係が分からなくなる。そこで、通常は、開口部を閉じる前に明視野透過照明用光源による明視野観察を行い、位置合わせをしてから開口部を閉じて蛍光観察に切り替えることになる。蛍光観察に切り替えるには、明視野透過照明用光源による試料の照明を停止し、蛍光落射用光源からの励起光で試料を照射する。
【０００７】
上記のような明視野透過照明用光源から蛍光落射用光源への切り替え作業は、この光源の切り替え作業に不慣れなユーザにとっては注意力の要る作業である。更に、蛍光落射用光源からの励起光として紫外線を使用する場合は、ユーザの目への悪影響にも気をつける必要がある。
【０００８】
本発明は、上記のような課題に鑑み、試料に外光が入射しないように蛍光顕微鏡の全体又は一部を覆う遮光部材を備えた蛍光顕微鏡において、明視野透過照明用光源による明視野観察から蛍光落射用光源による蛍光観察に切り替える際に必要な操作の手間を省くことを目的とする。また、励起光として紫外線を用いる場合の安全性を確保することも本発明の目的である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による蛍光顕微鏡は、ステージに載置された試料に対して特定の波長帯域の励起光を照射する蛍光落射用光源を備え、励起光によって試料から放射された蛍光を光学系で結像して観察する蛍光顕微鏡であって、試料に外光が入射しないように蛍光顕微鏡の全体又は一部を覆う箱状の遮光部材と、遮光部材の一部に設けられた開口部を開閉する蓋と、蓋による開口部の開閉状態を検出する開閉検出部と、蛍光落射用光源から試料に至る光路を開閉するシャッターと、開閉検出部の出力信号に基づいてシャッターの駆動を制御する制御回路とを備え、制御回路は、開口部が閉じられているときに蛍光落射用光源からの光を通過させ、かつ、開口部が開けられているときに蛍光落射用光源からの光を遮るように、シャッターの駆動を制御することを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、遮光部材の開口部を開閉する蓋の開閉操作に連動して蛍光落射用光源からの光の通過又は遮断がシャッターによって制御されるので、操作の手間が省かれる。また、遮光部材の開口部が開けられているときには蛍光落射用光源からの光がシャッターによって遮断されるので、励起光として紫外線を用いる場合の安全性が確保される。なお、蛍光落射用光源として使用される水銀ランプやキセノンランプは放電管であり、一旦、通電オフ状態にするとしばらく通電オン状態にすることができない。このため、蛍光落射用光源の通電はオン状態のままにして、シャッターで光を通過させたり遮断したりする方法が採られる。
【００１１】
好ましい実施形態において、ステージに載置された試料に対して透過照明光を照射するための明視野透過照明用光源と、明視野透過照明用光源から試料に至る光路を開閉する第２のシャッターを更に備え、制御回路は、開口部が開けられているときに明視野透過照明用光源からの光を通過させ、かつ、開口部が閉じられているときに明視野透過照明用光源からの光を遮るように、第２のシャッターを制御する。
【００１２】
このような構成によれば、蛍光落射用光源からの光の通過又は遮断だけでなく、明視野透過照明用光源からの光の通過又は遮断についても、遮光部材の開口部を開閉する蓋の開閉操作に連動して自動的に制御されるので、操作の手間が省かれる。
【００１３】
更に好ましい実施形態において、制御回路は、開口部が開けられているときに明視野透過照明用光源を点灯させ、かつ、開口部が閉じられているときに明視野透過照明用光源を消灯させるように制御する。上記の第２のシャッターによる明視野透過照明用光源からの光の通過又は遮断の制御の代わりに、明視野透過照明用光源の点灯又は消灯の制御を行ってもよいし、両方の制御を併用してもよい。明視野透過照明用光源として放電管ではない通常のランプを用いる場合は、透過照明が不要な蛍光観察中は明視野透過照明用光源を消灯したほうが省電力のためにもランプの寿命を伸ばすためにも好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る蛍光顕微鏡の全体構成を示す図である。図１において、蛍光顕微鏡１は、鏡胴１１の上部に接眼レンズ部１２を備え、鏡胴１１の下部に切り替え可能な複数の対物レンズ部１３を備えている。対物レンズ部１３の下方には、試料のプレパラート又はシャーレを載置するステージ１４が備えられている。
【００１６】
ステージ１４は固定枠１９に取り付けられたＸＹ位置調整つまみ１５Ｘ及び１５Ｙを回転させることにより、対物レンズ部１３の光軸を横切る方向であるＸ方向及びＹ方向に個別に移動可能である。ステージ１４をＸＹステージということもある。また、Ｚ方向調整つまみ１６を回転させることにより、ステージ１４を対物レンズ部１３の光軸に沿う方向であるＺ方向に移動させることができる。
【００１７】
蛍光顕微鏡１の上部にはＣＣＤカメラ１７が取り付けられ、ＣＣＤカメラ１７とコントローラ２がケーブル４で接続されている。また、コントローラ２と表示装置３がケーブル５で接続されている。ＣＣＤカメラ１７で撮像された試料の画像は、コントローラ２で処理され、表示装置３の画面に表示される。また、光磁気ディスク（ＭＯ）のドライブ装置１８がコントローラ２に備えられ、撮像された画像のデータをＭＯに保存しておくことができる。コントローラ２には、ユーザが各種操作や設定を行うためのコンソール６がケーブル７で接続されている。
【００１８】
本実施例ではコントローラ２とコンソール６にてユーザが各種操作や設定を行うことができるようにしているが、コントローラ６をパーソナルコンピュータに置き換え、専用のソフトウェアをインストールし、マウス等を用いて各種操作や設定を行うことができるようにしてもよい。
【００１９】
図２は、本発明の実施形態に係る蛍光顕微鏡の光学系の概略構成を示す図である。この蛍光顕微鏡１は、透過光による通常の観察を行うための明視野透過照明用光源２１と、蛍光観察を行うための蛍光落射用光源２２を備えている。明視野透過照明用光源２１にはハロゲンランプが使用され、蛍光落射用光源２２には水銀ランプ又はキセノンランプが使用される。
【００２０】
明視野透過照明用光源２１から発した光は、後述するシャッター（第２シャッター）２１ａを通り、複数枚のフィルタ２３を通過して明るさや色調を整えられた後に視野絞り２４を通りミラー２５で反射して上方に向かう。上方に向かう光は視野絞りを投影する窓レンズ２６及び開口絞り２７を通過し、コンデンサレンズ２８で集光されて、ステージ１４に載置された試料ＳＰを下から照明する。
【００２１】
透過照明光により得られた試料の像は対物レンズ２９（対物レンズ部１３）によって無限遠方に投影され、ダイクロイックミラー３０を通過し、吸収フィルタ３２を通過する。この後、結像レンズ３１によって集光され、光路分割用のプリズム３３に入射する。プリズム３３をそのまま通過する光路の光はＣＣＤカメラ１７に向かい、プリズム３３で曲げられた光路の光は更に左右の接眼レンズ３４（接眼レンズ部１２）によって拡大され、ユーザ（観察者）の両眼に至る。
【００２２】
他方、蛍光落射用光源２２から発した光は、後述するシャッター（第１シャッター）２２ａを通り、コレクタレンズ３７で略平行光とされ、励起フィルタ３６を通過して特定の短い波長帯域の励起光とされた後、ダイクロイックミラー３０で反射して対物レンズ２９に向かう。対物レンズ２９を通過した励起光は集光されて、ステージ１４に載置された試料ＳＰを上から照射する。試料ＳＰに含まれている蛍光物質が短い波長の励起光で照射されると、長い波長の蛍光を放射する。
【００２３】
この蛍光による像は、上述の透過照明光による像と同様に、対物レンズ２９、ダイクロイックミラー３０、吸収フィルタ３２、結像レンズ３１及びプリズム３３を経てＣＣＤカメラ１７に向かい、あるいは更に接眼レンズ３４を経て観察者の両眼に至る。
【００２４】
蛍光観察において、明視野透過照明用光源２１は消灯され、蛍光落射用光源２２のみが点灯される。そして、後述のようにして外光の影響も取り除かれる。ダイクロイックミラー３０は、通常のハーフミラーの働きだけでなく、短い波長の励起光を通過させずに長い波長の蛍光のみを通過させる働きを有する。更に、吸収フィルタ３２の働きによって、短い波長の光成分の通過が阻止される。
【００２５】
しかしながら、蛍光の強度は非常に小さいので、周囲を暗くして蛍光による像が良好なコントラストで観察できるようにする必要がある。また、試料ＳＰに含まれている蛍光物質から発する蛍光は減衰していくので、この減衰をできるだけ遅らせるためにも、試料ＳＰに励起光以外の光が当たらないようにすることが望ましい。部屋全体を暗くしてもよいが、ＣＣＤカメラ１７で撮像した試料の蛍光画像を表示装置３の画面に表示させて観察するような場合は部屋全体を暗くすることが困難である。部屋全体を暗くしたとしても、表示装置３の画面から出る光が試料に影響することになる。
【００２６】
そこで、本実施形態では、図３に示すような暗箱（遮光部材に相当する）４０を使用して蛍光顕微鏡１の全体を覆う。暗箱４０の前面には、開閉自在な蓋４１で閉じられた開口部４２が設けられている。図３（ａ）は蓋４１を閉じた状態を示し、図３（ｂ）は蓋４１を開けた状態を示している。また、蛍光顕微鏡１とコントローラ２とを接続するケーブル４の挿通孔４３が暗箱４０の側面に設けられている。挿通孔４３を設けないで、暗箱４０の開放下面からケーブル４を引き出すようにしてもよい。図３（ｂ）に示すように、蓋４１を開けた状態で試料ＳＰを開口部４２から出し入れし、試料ＳＰを蛍光顕微鏡１のステージ１４にセットする。
【００２７】
暗箱４０の開口部４２を閉じた状態では試料ＳＰが外部から見えなくなるので、対物レンズ部１３と試料ＳＰとの位置関係が分からなくなる。そこで、通常は、開口部４２を閉じる前に明視野透過照明用光源２１による明視野観察を行い、位置合わせをしてから開口部４２を閉じて蛍光観察に切り替えることになる。蛍光観察に切り替えるには、明視野透過照明用光源２１による試料ＳＰの照明を停止し、蛍光落射用光源２２からの励起光で試料ＳＰを照射する。
【００２８】
本実施形態の蛍光顕微鏡１では、上記のような明視野透過照明用光源２１による試料ＳＰの照明から蛍光落射用光源２２による試料ＳＰの蛍光励起への切り替えを開口部４２（蓋４１）の開閉に連動させて自動的に行う。このために、開口部４２（蓋４１）の開閉状態を検出する近接センサー４４ａ及び４４ｂが暗箱４０の本体側と蓋４１とに設けられている。近接センサー４４ａ，４４ｂとして、磁気センサー、光センサー、メカニカルスイッチ等を使用することができる。
【００２９】
図４は、暗箱の開口部の開閉状態の検出情報に基づいて蛍光落射用光源による試料の蛍光励起のオン・オフ及び明視野透過照明用光源による試料の照明を制御する構成を示すブロック図である。近接センサー４４ａ，４４ｂを含む開閉検出部５０の出力信号が制御回路５１に与えられている。制御回路５１は、開閉検出部５０の出力信号にしたがって、第１シャッター駆動回路５２、第２シャッター駆動回路５３及び照明ランプ点灯回路５４を制御する。
【００３０】
第１シャッター駆動回路５２は、図２に示したように、蛍光落射用光源２２から試料に至る光路を開閉するシャッター（第１シャッター）２２ａを駆動し、第２シャッター駆動回路５３は、明視野透過照明用光源２１から試料に至る光路を開閉する第２シャッター２１ａを駆動する。照明ランプ点灯回路５４は、明視野透過照明用光源２１の点灯回路である。
【００３１】
制御回路５１は、暗箱４０の開口部４２が閉じられているときに蛍光落射用光源２２からの光を通過させ、かつ、開口部４２が開けられているときに蛍光落射用光源２２からの光を遮るように、第１シャッター駆動回路５２を介して第１シャッター２２ａの駆動を制御する。また、暗箱４０の開口部４２が開けられているときに明視野透過照明用光源２１からの光を通過させ、かつ、開口部４２が閉じられているときに明視野透過照明用光源２１からの光を遮るように、第２シャッター駆動回路５３を介して第２シャッター２１ａの駆動を制御する。
【００３２】
制御回路５１は更に、暗箱４０の開口部４２が開けられているときに明視野透過照明用光源２１を点灯させ、かつ、開口部４２が閉じられているときに明視野透過照明用光源２１を消灯させるように、照明ランプ点灯回路５４を介して明視野透過照明用光源２１を制御する。第２シャッター２１ａによる明視野透過照明用光源２１からの光の通過又は遮断の制御と、明視野透過照明用光源２１の点灯又は消灯の制御は、いずれか一方のみを行ってもよいし、両方の制御を併用してもよい。
【００３３】
明視野透過照明用光源２１として放電管ではない通常のランプを用いる場合は、透過照明が不要な蛍光観察中は明視野透過照明用光源２１を消灯したほうが省電力のためにもランプの寿命を伸ばすためにも好ましい。一方、シャッターを用いた光の通過又は遮断の制御は試料ＳＰの照明のオン・オフを素早く行うことができるメリットがる。
【００３４】
なお、蛍光落射用光源２２に使用される水銀ランプやキセノンランプは放電管であり、一旦、通電オフ状態にするとしばらく通電オン状態にすることができない。このため、蛍光落射用光源２２については、点灯状態を維持させて、シャッターによる光の通過又は遮断の制御を行う方法が採られる。
【００３５】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限らず、種々の形態で実施することが可能である。例えば、上記の実施形態では暗箱４０で蛍光顕微鏡１の全体を覆うが、本発明は、試料を含むステージ部分のみを覆う如く、蛍光顕微鏡１の一部を遮光部材（又は箱体）で覆う構成にも適用することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の蛍光顕微鏡によれば、遮光部材の開口部を開閉する蓋の開閉操作に連動して、蛍光落射用光源による試料の蛍光励起のオン・オフ及び明視野透過照明用光源による試料の照明が制御されるので、操作の手間が省かれると共に、励起光として紫外線を用いる場合の安全性が確保される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る蛍光顕微鏡の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る蛍光顕微鏡の光学系の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る蛍光顕微鏡の全体を覆う暗箱を示す図である。
【図４】暗箱の開口部の開閉状態の検出情報に基づいて蛍光落射用光源による試料の蛍光励起のオン・オフ及び明視野透過照明用光源による試料の照明を制御する構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１蛍光顕微鏡
１３対物レンズ
１４ステージ
２１明視野透過照明用光源
２１ａ第２シャッター
２２蛍光落射用光源
２２ａシャッター（第１シャッター）
４０暗箱（遮光部材）
４１蓋
４２開口部
５０開閉検出部
５１制御回路
ＳＰ試料

Claims

ステージに載置された試料に対して特定の波長帯域の励起光を照射する蛍光落射用光源を備え、前記励起光によって前記試料から放射された蛍光を光学系で結像して観察する蛍光顕微鏡であって、
前記試料に外光が入射しないように蛍光顕微鏡の全体又は一部を覆う箱状の遮光部材と、前記遮光部材の一部に設けられた開口部を開閉する蓋と、前記蓋による前記開口部の開閉状態を検出する開閉検出部と、前記蛍光落射用光源から試料に至る光路を開閉するシャッターと、前記開閉検出部の出力信号に基づいて前記シャッターの駆動を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記開口部が閉じられているときに前記蛍光落射用光源からの光を通過させ、かつ、前記開口部が開けられているときに前記蛍光落射用光源からの光を遮るように、前記シャッターを制御することを特徴とする蛍光顕微鏡。
前記ステージに載置された試料に対して透過照明光を照射するための明視野透過照明用光源と、前記明視野透過照明用光源から試料に至る光路を開閉する第２のシャッターを更に備え、前記制御回路は、前記開口部が開けられているときに前記明視野透過照明用光源からの光を通過させ、かつ、前記開口部が閉じられているときに前記明視野透過照明用光源からの光を遮るように、前記第２のシャッターを制御することを特徴とする
請求項１記載の蛍光顕微鏡。
前記制御回路は、前記開口部が開けられているときに前記明視野透過照明用光源を点灯させ、かつ、前記開口部が閉じられているときに前記明視野透過照明用光源を消灯させるように制御することを特徴とする
請求項１又は２記載の蛍光顕微鏡。