JP2009036764A

JP2009036764A - ２波長同時観察光学装置

Info

Publication number: JP2009036764A
Application number: JP2008178586A
Authority: JP
Inventors: Akira Nagasaki; 晃長崎; Taro Ueda; 太郎上田
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2007-07-10
Filing date: 2008-07-09
Publication date: 2009-02-19

Abstract

【課題】小型で扱い易く、光学的知識の乏しい使用者でも蛍光顕微鏡を用いた２波長観察を容易にできる、簡単な構成、かつ低コストの２波長同時観察光学装置を実現する。
【解決手段】２波長同時観察光学装置Ｂは、観測対象から発せられる２つの異なる波長の蛍光を同時観測するための２波長分離ミラーボックス１０と、２つのＣＣＤカメラ１１、１３と、モニタ分割器と、を備え、異なる２波長の蛍光により生じる色収差は、前記２つのＣＣＤカメラ１１、１３に別々に投影されるため、それぞれの光路距離をスペーサー１２、１４により微調整することにより補正可能であり、蛍光顕微鏡に付設されて使用される。
【選択図】図１

Description

本発明は、顕微鏡の技術に関するものであり、試料から発せられる２種類の蛍光を簡便に同時観測が可能となり、顕微鏡の小型化が可能な２波長同時観察光学装置に関するものである。

従来、蛍光顕微鏡において、光源とカメラの間の光路中にフィルターを設け、２波長観察を可能とする技術は公知である（特許文献１〜４参照）。

そして、蛍光顕微鏡における２波長観察は、光源とカメラの間の光路中にフィルターホイールを配し、これを同期制御させることで行われている。

一方、既に市販されている２波長同時観察光学ユニットとして、２つの蛍光をダイクロイックミラーで分離後、再び一つのＣＣＤ受光面上に別々に投影させるものがある。

特開平８−２３４１１０号公報特開平１１−０７２７１１号公報特表２００１−５２１４２２号公報特開２００６−０３８９４０号公報

上記従来のフィルターホイールを同期制御させて２波長同時観察する技術は、制御システムはフィルター交換に５００ミリ秒以上かかるためビデオレート程度の高速撮影には用いることができない。さらに、シャッター制御系と動画記録系の両方をコントロールするソフトおよびパソコンが必要となる。

そして、従来の２波長同時観察する技術は、光学ユニットは受光面が一つのため２つの異なる蛍光によって生じる色収差の解消のため装置の複雑化と巨大化が避けられない。しかも、従来の２波長同時観察する技術では、光学ユニットは受光面が一つのため、２つの異なる蛍光の蛍光強度が大きく異なる場合では、それぞれの蛍光強度に合わせたＣＣＤカメラの感度調節が不可能である。

本発明は、上記従来技術の問題を解決することを目的とするものであり、構造が簡単で、小型化が可能な２波長同時観察光学装置を実現することを課題とする。

本発明は上記課題を解決するために、蛍光顕微鏡に付設されて使用される２波長同時観察光学装置であって、観測対象から発せられる２つの異なる波長の蛍光を同時観測するための２波長分離ミラーボックスと、２つのＣＣＤカメラと、モニタ分割器を備えた構成を特徴とする２波長同時観察光学装置を提供する。

前記異なる２波長の蛍光により生じる色収差は、前記２つのＣＣＤカメラに別々に投影されるため、それぞれの光路距離をスペーサーにより微調整することにより補正する構成とすることが好ましい。

２波長分離ミラーボックスを、着脱可能なダイクロイックミラーを装着したミラーボックスとし、該ミラーボックスを交換することにより、組み合わせの波長に対応可能な構成としてもよい。

前記２つのＣＣＤカメラからの画像を、モニタ分割器を使用することにより統合する構成としてもよい。

前記ミラーボックスに、さらにミラーを含んだミラーボックスを追加した構成としてもよい。

リレーレンズ系を用いない単純かつ小型であることを特徴とする２波長同時観察光学装置。

本発明に係る２波長同時観察光学装置によれば、次のような顕著な効果が生じる。
（１）容易に異なる２つの蛍光を同時に観察できる。
（２）従来の２波長同時観察光学装置に較べて、小型で扱い易く、光学的知識の乏しい使用者でも蛍光顕微鏡を用いた２波長観察を容易にできる。

（３）本発明の２波長同時観察光学装置の構成部品は、それぞれ市販されている民生品を利用すれば良いので低コストで提供できる。
（４）市販ビデオ、モニタに繋ぐだけで画像記録・観察が可能となるため、別途制御ソフト、画像編集ソフトの購入を必要としない。

本発明に係る２波長同時観察光学装置を実施するための最良の形態を実施例に基づいて図面を参照して、以下に説明する。

本発明の２波長同時観察光学装置の特徴は、ダイクロイックミラーを含む２波長分離ミラーボックスに２つのＣＣＤカメラを接続し、観測対象から発せられる２つの異なる波長からなる蛍光像は、ダイクロイックミラーで分割され、各蛍光像は２つのＣＣＤカメラに別々に投影される構成とした点である。

このように、蛍光波長からなる画像を２つのＣＣＤカメラに分離して投影するため、蛍光強度の異なる画像をそれぞれのＣＣＤカメラに投影されるため、各蛍光像は最適な感度で撮影することが可能となる。

そして、それぞれのＣＣＤカメラからの画像はモニタ分割器によって一つの画像として統合し、画像記録を行う。また、ミラーを含んだミラーボックスを追加することで、ダイクロイックミラーの分割により生じた鏡像と正像を両方とも鏡像または正像とすることも可能である。

本発明に係る２波長同時観察光学装置の実施例１〜３を、図１〜３に基づいて、以下に説明する。

図１は、本発明に係る２波長同時観察光学装置の実施例１を説明する図である。蛍光顕微鏡Ａに、本発明の波長同時観察光学装置Ｂが適用される。図１に示す蛍光顕微鏡Ａの構成は、あくまでも、蛍光顕微鏡の基本的な構成である。

この蛍光顕微鏡Ａにおいて、光源１より入射した光は、励起フィルター２により特定波長に限定された励起光となる。この励起光は、ダイクロイックミラー５により反射され、対物レンズ４を介して観察対象３を励起し、これより発せられた蛍光像は、ダイクロイックミラー５、吸収フィルター６を透過後、ミラー７によって反射され、本発明の２波長同時観察光学装置Ｂに導入される。

可変スペーサー８は、蛍光顕微鏡Ａからの蛍光をＣＣＤカメラ１１、１３の受光面に最適な条件で像を結ばせるものであり、蛍光顕微鏡Ａと２波長同時観察光学装置Ｂ間の距離を調節できる可変スペーサーである。

ダイクロイックミラー９の入ったミラーボックス１０は、交換が容易である。あらかじめ目的の波長に合わせたダイクロイックミラーを装着したミラーボックスを取り替えることで、あらゆる組み合わせの２波長同時観察が可能である。

ミラーボックス１０に装着されたダイクロイックミラー９によって分割された各蛍光は、それぞれＣＣＤカメラ１１、１３の受光面に像を結ぶ。波長の異なる２つの像によって生じる色収差は、それぞれのＣＣＤカメラ１１、１３の直前に配されている可変スペーサー１２、１４の厚みを変えることによって解消する。

図２は、本発明に係る２波長同時観察光学装置の実施例１を説明する図である。この実施例２の２波長同時観察光学装置Ｂは、実施例１と同様の構成の蛍光顕微鏡Ａに適用される。また、可変スペーサー７は、実施例１と同様に、蛍光顕微鏡Ａからの蛍光をＣＣＤカメラ１１、１３の受光面に最適な条件で像を結ばせるものである。

実施例２の特徴的な構成は次の点である。図２において、ミラーボックス１０に設置されているダイクロイックミラー９を透過してきた正像を鏡像とするためにミラー１５を内蔵したミラーキューブ１６をミラーボックス１０に接続している。

そして、ＣＣＤカメラ１１、１３に投影される像の焦点の調整と色収差の解消を行う可変スペーサー１２、１４、１７を設けている。

図３は、本発明に係る２波長同時観察光学装置の実施例３を説明する図である。この実施例３の２波長同時観察光学装置Ｂは、実施例１と同様の構成の蛍光顕微鏡Ａに適用される。また、可変スペーサー８は、実施例１と同様に、蛍光顕微鏡Ａからの蛍光をＣＣＤカメラ１１、１３の受光面に最適な条件で像を結ばせるものである。

実施例３の特徴的な構成は次の点である。図３において、ミラーボックス１０に設置されているダイクロイックミラー９を反射してきた鏡像を正像とするためのミラー１８を内蔵したミラーキューブ１９をミラーボックス１０に接続している。

そして、ＣＣＤカメラ１１、１３に投影される像の焦点の調整と色収差の解消を行う可変スペーサー１２、１４、２０を設けている。

（使用例）
図４は、本発明に係る２波長同時観察光学装置２３の使用例を説明する図である。蛍光顕微鏡等の鏡体２１の側面に接続した２波長同時観察光学装置からの画像はビデオケーブル２４を介してモニタ分割器２５で統合され録画装置（ビデオ、ハードディスクレコーダ）２６に録画され、モニタ２７に映し出されるような構成としている。２２は光源である。

以上、本発明に係る２波長同時観察光学装置を実施するための最良の形態を実施例に基づいて説明したが、本発明はこのような実施例に限定されることなく、特許請求の範囲記載の技術的事項の範囲内で、いろいろな実施例があることは言うまでもない。

本発明の２波長同時観察光学装置の実施例１を説明する図である。本発明の２波長同時観察光学装置の実施例２を説明する図である。本発明の２波長同時観察光学装置の実施例３を説明する図である。本発明の２波長同時観察光学装置の使用例を説明する図である。

符号の説明

１、２２光源
２励起フィルター
３観測対象
４対物レンズ
５ダイクロイックミラー
６吸収フィルター
７、１５、１８ミラー
８顕微鏡との可変スペーサー
９ダイクロイックミラー
１０、１６、１９ミラーボックス
１１、１３ＣＣＤカメラ
１２、１４、１７、２０可変スペーサー
２１蛍光顕微鏡等の鏡体
２２光源
２３２波長同時観察光学装置
２４ビデオケーブル
２５モニタ分割器
２６ビデオ／ハードディスクレコーダ
２７モニタ
Ａ蛍光顕微鏡
Ｂ２波長同時観察光学装置

Claims

蛍光顕微鏡に付設されて使用される２波長同時観察光学装置であって、
観測対象から発せられる２つの異なる波長の蛍光を同時観測するための２波長分離ミラーボックスと、２つのＣＣＤカメラと、モニタ分割器と、を備えていることを特徴とする２波長同時観察光学装置。
前記異なる２波長の蛍光により生じる色収差は、前記２つのＣＣＤカメラに別々に投影されるため、それぞれの光路距離をスペーサーにより微調整することにより補正する構成としたことを特徴とする請求項１記載の２波長同時観察光学装置。
２波長分離ミラーボックスを、着脱可能なダイクロイックミラーを装着したミラーボックスとし、該ミラーボックスを交換することにより、組み合わせの波長に対応可能な構成とすることを特徴とする請求項１又は２記載の２波長同時観察光学装置。
前記２つのＣＣＤカメラからの顕微鏡画像を、モニタ分割器を使用することにより統合することを特徴とする請求項１記載の２波長同時観察光学装置。
前記ミラーボックスに、さらにミラーを含んだミラーボックスを追加した構成であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の２波長同時観察光学装置。
リレーレンズ系を用いない単純かつ小型であることを特徴とする２波長同時観察光学装置。