JP2017072714A - 顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】装置や制御を複雑にすることなく、レーザ光の光路に全視野照明光源からの照明光が混入することを防止して、鮮明な蛍光画像を取得する。【解決手段】レーザ光源２からのレーザ光を標本Ａまで導く照明光路４と、照明光路４の途中位置に挿脱可能に配置されたミラー５を備え、ミラー５を照明光路４上に挿入することで全視野照明光源３からの照明光を標本Ａに照射させ、ミラー５を照明光路４から離脱させることでレーザ光を標本Ａに照射させる光路切替部６と、光路切替部６によりミラー５を照明光路４から離脱させた位置で、ミラー５による照明光の偏向先に配置され、ミラー５と組み合わされて照明光路４に対して照明光を遮断する遮光部材７とを備える顕微鏡１を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、顕微鏡に関するものである。

従来、レーザ光源からのレーザ光と、水銀照明光源等の全視野照明光源からの照明光とをミラーの挿脱によって切り替えて標本に照射する顕微鏡が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００４−８６００９号公報

しかしながら、一般的に照明光源はオン状態を維持したほうが光の安定性がよいので常時点灯させることが好ましいため、レーザ光による観察が行われる際にも全視野照明光源が点灯状態に維持され、レーザ光を標本に照射する状態にミラーが配置されたときに、全視野照明光源からの照明光がレーザ光の光路に漏れて混入することがある。これを回避するために、ミラーの挿脱による光路の切替に連動して全視野照明光源からの照明光を遮断するシャッタを設ける必要があり、装置の構成および制御が複雑になるという問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、装置や制御を複雑にすることなく、レーザ光の光路に全視野照明光源からの照明光が混入することを防止して、鮮明な蛍光画像を取得することができる顕微鏡を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、レーザ光源からのレーザ光を標本まで導く照明光路と、該照明光路の途中位置に挿脱可能に配置されたミラーを備え、該ミラーを前記照明光路上に挿入することで全視野照明光源からの照明光を標本に照射させ、前記ミラーを前記照明光路から離脱させることでレーザ光を標本に照射させる光路切替部と、該光路切替部により前記ミラーを前記照明光路から離脱させた位置で、前記ミラーによる前記照明光の偏向先に配置され、前記ミラーと組み合わされて前記照明光路に対して前記照明光を遮断する遮光部材とを備える顕微鏡を提供する。

本態様によれば、光路切替部のミラーを照明光路から離脱させた状態とすると、レーザ光源からのレーザ光が標本に導かれて照射され、標本において発生する蛍光を観察することが可能となる。一方、光路切替部のミラーを照明光路に挿入した状態とすると、レーザ光が遮断されるとともに全視野照明光源からの照明光がミラーによって偏向されて照明光路に入射され標本に照射される。これにより、標本からの蛍光や反射光を観察することができる。

この場合において、照明光路から離脱させられたミラーが、該ミラーによる照明光の偏向先に配置された遮光部材と組み合わせられることによって、照明光路に対して照明光が漏れないように遮断される。これにより、ミラーの動作と連動して制御されるシャッタのような能動的な装置が不要となり、照明光路を通過している蛍光に全視野照明光源からの照明光が混入することを防止して、鮮明な蛍光画像を取得することができる。

上記態様においては、前記遮光部材が、前記照明光の光路を全周にわたって取り囲む筒状に形成されるとともに、その一端の開口部が、前記照明光路から離脱させられた前記ミラーによって閉塞される位置に配置されている固定遮光部材を備えていてもよい。
このようにすることで、ミラーを照明光路から離脱させる方向に移動させると、移動されてきたミラーによって固定遮光部材の開口部が閉塞される。固定遮光部材は照明光の光路を全周にわたって取り囲む筒状に形成されているので、開口部を閉塞されることによって、照明光が照明光路に漏れないように、より確実に遮光することができる。

また、上記態様においては、前記固定遮光部材の前記開口部側の端面に全周にわたって配置され、前記ミラーとの間に挟まれて弾性変形させられる遮光性の弾性部材を備えていてもよい。
このようにすることで、照明光路から離脱したミラーが固定遮光部材の開口部を閉塞する際に、開口部側の端面に設けられた弾性部材を端面との間に挟んで弾性変形させるので、ミラーと固定遮光部材との衝突による衝撃を緩和することができるとともに、ミラーと固定遮光部材との隙間を閉塞して、照明光が照明光路に漏れないように、より確実に遮光することができる。

また、上記態様においては、前記遮光部材が、前記ミラーに固定されて該ミラーとともに移動する可動遮光部材を備え、該可動遮光部材は、前記ミラーが前記照明光路から離脱させられたときに、前記開口部と前記ミラーとの間の隙間の外側に配置されてもよい。
このようにすることで、固定光路からミラーを離脱させる方向に移動させるとミラーに固定された可動遮光部材がミラーとともに移動して、固定遮光部材の開口部とミラーとの間の隙間の外側に配置される。これにより、固定遮光部材の開口部とミラーとの間の隙間の遮光が完全に行われていなくても、隙間から漏れ出た照明光を可動遮光部材によって遮断することができる。

また、上記態様においては、前記遮光部材の前記照明光を受ける表面に、減光処理が施されていてもよい。
このようにすることで、照明光が遮光部材の表面に照射された時点で、減光処理された表面によってその強度が低減されるので、漏れ出る照明光の強度を低減することができる。

また、上記態様においては、前記光路切替部が、前記ミラーを並進移動させる直動機構を備えていてもよい。
このようにすることで、ミラーによる照明光の偏向方向を変更することなくミラーを照明光路から離脱させることができる。したがって、遮光部材を小さくしても、十分に照明光を遮光することができる。

また、上記態様においては、前記光路切替部が、前記ミラーを揺動させる回転機構を備えていてもよい。
このようにすることで、照明光路に対してミラーを揺動させて挿脱させるので、装置の小型化を図ることができる。

本発明によれば、装置や制御を複雑にすることなく、レーザ光の光路に全視野照明光源からの照明光が混入することを防止して、鮮明な蛍光画像を取得することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る顕微鏡であって、全視野照明光源からの照明光による観察状態を模式的に示す全体構成図である。 図１の顕微鏡であって、レーザ光による蛍光の観察状態を模式的に示す全体構成図である。 図１の顕微鏡の第１の変形例であって、全視野照明光源からの照明光による観察状態を模式的に示す全体構成図である。 図３の顕微鏡であって、レーザ光による蛍光の観察状態を模式的に示す全体構成図である。 図３の顕微鏡の変形例を模式的に示す全体構成図である。 図１の顕微鏡の第２の変形例であって、全視野照明光源からの照明光による観察状態を模式的に示す全体構成図である。 図６の顕微鏡であって、レーザ光による蛍光の観察状態を模式的に示す全体構成図である。 図１の顕微鏡の第３の変形例であって、全視野照明光源からの照明光による観察状態を模式的に示す全体構成図である。 図８の顕微鏡であって、レーザ光による蛍光の観察状態を模式的に示す全体構成図である。

本発明の一実施形態に係る顕微鏡１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る顕微鏡１は、レーザ光源２から発せられるレーザ光を標本Ａに照射して標本Ａにおいて発生する蛍光を観察するレーザ走査観察と、全視野照明光源３から発せられる照明光を標本Ａに照射して、標本Ａからの蛍光や反射光を観察するカメラ／肉眼観察とを切り替えて行う顕微鏡１である。また、全視野照明光源３としては、水銀、キセノン、メタルハライド、ＬＥＤ等のインコヒーレント光源が使用できる。

顕微鏡１は、図１に示されるように、レーザ光を標本Ａに導く照明光路４と、該照明光路４の途中位置にミラー５を挿脱させる光路切替部６と、ミラー５を照明光路４から離脱させた状態で照明光を遮光する遮光部材７とを備えている。

照明光路４には、レーザ光源２からのレーザ光を２次元的に走査するスキャナ８と、該スキャナ８により走査されたレーザ光を集光する瞳投影レンズ９および結像レンズ１０と、瞳投影レンズ９および結像レンズ１０によって集光されたレーザ光を標本Ａに照射する対物レンズ１１とを備えている。図中、符号１９は照明レンズである。また、符号１２はレーザ走査観察の場合は全反射ミラー、カメラ／肉眼観察の場合は光路分岐ミラー（例えば、ハーフミラーまたはダイクロイックミラー等）である。

標本Ａにおけるレーザ光の集光位置においては、蛍光物質が励起されることにより蛍光が発生し、発生した蛍光は対物レンズ１１によって集光されて、結像レンズ１０、瞳投影レンズ９およびスキャナ８を介して同一の光路を戻り、ダイクロイックミラー１３によってレーザ光の光路から分岐され、集光レンズ１４によって集光され、ピンホール１５を通過したものが、光検出器１６により検出されるようになっている。

光路切替部６は、瞳投影レンズ９と結像レンズ１０との間に配置され、全視野照明光源３からの照明光の光軸Ｂ上に該光軸Ｂに対して４５°の角度をなして配置されるミラー５と、該ミラー５を光軸Ｂに沿う方向に直線移動させる直動機構１７とを備えている。全視野照明光源３からの照明光の光軸Ｂは、レーザ光の光軸Ｃに対して直交して配置されている。

直動機構１７は、例えば、ミラー５を固定したスライダ１７ａを直線移動可能に支持する直線ガイド１７ｂと、スライダ１７ａを直線ガイド１７ｂに沿って移動させるモータ１７ｃおよびボールネジ（図示略）あるいはラックアンドピニオン（図示略）等の駆動部とを備えている。直動機構１７は、図１に示されるようにミラー５が照明光路４に挿入された位置と、図２に示されるように照明光路４から全視野照明光源３側に離脱させられた位置との間で往復移動させることができるようになっている。

図１に示されるように、ミラー５が照明光路４に挿入された位置に配置されると、ミラー５の背面によってレーザ光が遮断される一方、ミラー５の反射面によって全視野照明光源３からの照明光が９０°偏向されて、結像レンズ１０に向かう照明光路４に入射されるようになっている。一方、図２に示されるように、ミラー５が照明光路４から全視野照明光源３側に離脱させられた位置に配置されると、レーザ光が標本Ａに照射される一方、全視野照明光源３からの照明光は、照明光路４とは離れた位置において、ミラー５の反射面により９０°偏向されるようになっている。

ミラー５によって照明光路４に入射された照明光は、結像レンズ１０により集光され、光路分岐ミラー１２によって反射された後、対物レンズ１１によって標本Ａに照射され、標本Ａにおける蛍光や反射光が対物レンズ１１によって集光され、光路分岐ミラー１２を透過して撮像素子１８により撮影されるようになっている。

遮光部材７は、図１に示されるように、ミラー５が照明光路４から全視野照明光源３側に離脱させられた位置において、ミラー５の反射面によって偏向された照明光を受ける位置に固定された遮光板（固定遮光部材）である。遮光板の表面のうち少なくとも照明光が照射されることとなる領域には、減光処理が施されている。減光処理としては、例えば、黒色塗装を挙げることができる。

また、遮光部材７は、図１に示されるように、照明光路４に近接する側の端部を屈曲させた屈曲部７ａを備えている。屈曲部７ａは、照明光路４から全視野照明光源３側に離脱させられた状態のミラー５の端部に微小隙間を空けて配置されることにより、ミラー５とともに全視野照明光源３を照明光路４側において覆う一連の遮光壁を形成するようになっている。また、屈曲部７ａは、ミラー５が照明光路４に挿入されたときには、ミラー５によって偏向された照明光の障害にならない位置に配置されている。

このように構成された本実施形態に係る顕微鏡１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る顕微鏡１を用いて標本Ａのレーザ走査観察を行うには、光路切替部６を作動させて、図２に示されるように、ミラー５を照明光路４から全視野照明光源３側に離脱させた位置に配置する。これにより、レーザ光源２からのレーザ光はスキャナ８によって２次元的に走査され、照明光路４を経由して標本Ａに集光される。標本Ａにおけるレーザ光の集光位置において発生した蛍光は、照明光路４を経由して戻り、光検出器１６により検出されることによって蛍光画像を構築することが可能となる。

この場合に、照明光路４から全視野照明光源３側に離脱させられた位置に配置されたミラー５と遮光部材７とが組み合わせられて、ミラー５による偏向先および照明光路４側を覆う遮光壁が形成されるので、ミラー５により照明光の反射光が照明光路４を通過している蛍光に混入することを防止することができる。

すなわち、本実施形態に係る顕微鏡１によれば、光路を切り替えるためにミラー５を移動させるだけで、ミラー５が照明光路４から全視野照明光源３側に離脱されたときには、ミラー５と遮光部材７との組み合わせによって照明光が照明光路４の蛍光に混入してしまうことを防止して、鮮明な蛍光画像を取得することができる。この場合に、シャッタのような能動的な遮光手段を用いる必要がないので、装置の構成および制御を簡易にすることができるという利点がある。

また、遮光部材７の表面には減光処理が施されているので、遮光部材７の表面に入射した照明光はその強度を十分に低減されて反射される。したがって、遮光部材７とミラー５との間の隙間あるいは他の隙間から照明光が漏れ出ても、蛍光画像に与える影響を十分に抑制することができる。

なお、本実施形態においては、遮光部材７として、図１および図２に示されるようにＬ字状の断面を有する遮光板を例示したが、これに代えて、図３および図４に示されるように、照明光を全周にわたって取り囲む円筒状の遮光部材（固定遮光部材）２０を採用してもよい。遮光部材２０は、円筒状以外の筒、例えば、多角筒状に形成されていてもよい。

遮光部材２０は、図３および図４に示されるように、照明光の光軸Ｂに沿って配置され、照明光路４側の端部２０ａが、ミラー５と同じく光軸Ｂに対して４５°の角度をなして斜めに切断された形態を有している。そして、斜めに切断された形態の端部２０ａ側の開口部２０ｂは、ミラー５によって完全に閉塞可能な大きさに設定されている。
図３および図４に示す例では、遮光部材２０は、全視野照明光源３からの照明光を集光する照明レンズ１９のケーシングと一体に構成されている。

このようにすることで、光路切替部６の作動により、図４に示されるように、ミラー５が照明光路４から全視野照明光源３側に離脱させられると、離脱させられたミラー５が円筒状の遮光部材２０の端部２０ａの開口部２０ｂを閉塞する位置に配置される。これにより、ミラー５の反射面において偏向された照明光は、円筒状の遮光部材２０の内面によって遮光され、該内面における反射光も、開口部２０ｂがミラー５によって閉塞されていることによって外部に漏れ出ないように遮光される。

また、上記のような筒状の遮光部材２０を採用する場合に、図５に示されるように、ミラー５によって閉塞される開口部２０ｂ側の端部２０ａに、全周にわたってゴム等の遮光性の弾性部材２１を配置することにしてもよい。これにより、ミラー５と筒状の遮光部材２０の端面との間に弾性部材２１が挟まれて弾性変形させられるので、ミラー５と遮光部材２０との間の隙間を完全に閉塞して、より確実に照明光の漏れを防止することができる。また、移動してきたミラー５と遮光部材２０との衝突による衝撃を弾性部材２１によって緩和することができるという利点がある。

また、上述した筒状の遮光部材２０に加えて、図６および図７に示されるように、スライダ１７ａに固定されてミラー５とともに移動する遮光部材（可動遮光部材）２２を備えていてもよい。
この遮光部材２２は、ミラー５が遮光部材２０の開口部２０ｂを閉塞する位置まで移動したときに、ミラー５および遮光部材２０と照明光路４との間を区画するように配置される形状を有している。これにより、照明光路４側に漏れる照明光をより確実に遮光することができる。

特に、遮光部材２２は、ミラー５によって開口部２０ｂが閉塞された遮光部材２０とミラー５との隙間を覆う位置に配置される隙間遮光部２２ａを備えており、ミラー５と遮光部材２０との隙間が完全に閉鎖されていなくても、ミラー５および遮光部材２０とともにラビリンス構造を形成して、照明光が照明光路４側に漏れることを防止することができる。

また、上記各実施形態においては、光路切替部６が、ミラー５を並進移動させる直動機構１７を有するものを例示したが、これに代えて、図８および図９に示されるように、ミラー５を揺動させることによって、照明光路４に挿脱させる回転機構２３を備えるものを採用してもよい。
照明光路４に挿入されるときには、図８に示されるように、ミラー５は照明光路４の光軸Ｃに対して４５°の角度をなして配置され、全視野照明光源３からの照明光を９０°偏向して照明光路４に入射させることができる。

一方、図９に示されるように、照明光路４から全視野照明光源３側に離脱させられるときには、ミラー５は照明光路４の光軸Ｃに対して平行となる位置まで揺動させられて、円筒状の遮光部材２４の端部２４ａを閉塞し、レーザ光を標本Ａに向けて通過させることができる。
ミラー５を揺動させるだけの回転機構２３によれば、直動機構１７と比較してコンパクトに構成することができるという利点がある。

また、本実施形態においては、撮像素子１８に代えて、肉眼観察用の接眼レンズを用いてもよい。

１ 顕微鏡
２ レーザ光源
３ 全視野照明光源
４ 照明光路
５ ミラー
６ 光路切替部
７ 遮光部材
１７ 直動機構
２０ 遮光部材（固定遮光部材）
２０ｂ 開口部
２１ 弾性部材
２２ 遮光部材（可動遮光部材）
２３ 回転機構
Ａ 標本

Claims (7)

1. レーザ光源からのレーザ光を標本まで導く照明光路と、
   該照明光路の途中位置に挿脱可能に配置されたミラーを備え、該ミラーを前記照明光路上に挿入することで全視野照明光源からの照明光を標本に照射させ、前記ミラーを前記照明光路から離脱させることでレーザ光を標本に照射させる光路切替部と、
   該光路切替部により前記ミラーを前記照明光路から離脱させた位置で、前記ミラーによる前記照明光の偏向先に配置され、前記ミラーと組み合わされて前記照明光路に対して前記照明光を遮断する遮光部材とを備える顕微鏡。
2. 前記遮光部材が、前記照明光の光路を全周にわたって取り囲む筒状に形成されるとともに、その一端の開口部が、前記照明光路から離脱させられた前記ミラーによって閉塞される位置に配置されている固定遮光部材を備える請求項１に記載の顕微鏡。
3. 前記固定遮光部材の前記開口部側の端面に全周にわたって配置され、前記ミラーとの間に挟まれて弾性変形させられる遮光性の弾性部材を備える請求項２に記載の顕微鏡。
4. 前記遮光部材が、前記ミラーに固定されて該ミラーとともに移動する可動遮光部材を備え、
   該可動遮光部材は、前記ミラーが前記照明光路から離脱させられたときに、前記開口部と前記ミラーとの間の隙間の外側に配置される請求項２または請求項３に記載の顕微鏡。
5. 前記遮光部材の前記照明光を受ける表面に、減光処理が施されている請求項１から請求項４のいずれかに記載の顕微鏡。
6. 前記光路切替部が、前記ミラーを並進移動させる直動機構を備える請求項１から請求項５のいずれかに記載の顕微鏡。
7. 前記光路切替部が、前記ミラーを揺動させる回転機構を備える請求項１から請求項５のいずれかに記載の顕微鏡。
   
   
   

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